JP7415675B2 - Fibrous cellulose dispersion and molded body - Google Patents
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Description
本発明は、繊維状セルロース分散液及び成形体に関する。 The present invention relates to a fibrous cellulose dispersion and a molded article.
従来、セルロース繊維は、衣料や吸収性物品、紙製品等に幅広く利用されている。セルロース繊維としては、繊維径が10μm以上50μm以下の繊維状セルロースに加えて、繊維径が1μm以下の微細繊維状セルロースも知られている。微細繊維状セルロースは、新たな素材として注目されており、その用途は多岐にわたる。例えば、微細繊維状セルロースを含むシートや樹脂複合体、増粘剤の開発が進められている。 Conventionally, cellulose fibers have been widely used in clothing, absorbent articles, paper products, and the like. As cellulose fibers, in addition to fibrous cellulose having a fiber diameter of 10 μm or more and 50 μm or less, fine fibrous cellulose having a fiber diameter of 1 μm or less is also known. Fine fibrous cellulose is attracting attention as a new material, and its uses are wide-ranging. For example, sheets, resin composites, and thickeners containing fine fibrous cellulose are being developed.
一般的に、微細繊維状セルロースは水系溶媒中に安定して分散するため、水分散液の状態で提供され、各種用途に使用されることが多い。一方で、微細繊維状セルロースを樹脂と混合して複合体等を製造する際には、微細繊維状セルロースを有機溶媒と混合して使用したいという要望もある。このような要望に応える技術として、有機溶媒を含む分散媒に微細繊維状セルロースを分散させた微細繊維状セルロース含有分散液を製造する技術が検討されている。 Generally, fine fibrous cellulose is stably dispersed in an aqueous solvent, so it is often provided in the form of an aqueous dispersion and used for various purposes. On the other hand, when mixing fine fibrous cellulose with a resin to produce a composite or the like, there is also a desire to use fine fibrous cellulose mixed with an organic solvent. As a technique to meet such demands, a technique for producing a fine fibrous cellulose-containing dispersion in which fine fibrous cellulose is dispersed in a dispersion medium containing an organic solvent is being considered.
例えば、特許文献1には、カルボキシ基を有する微細繊維状セルロースに界面活性剤を吸着させた微細繊維状セルロース複合体が開示されている。ここでは、水系溶媒中でセルロース繊維を微細化した後に、微細繊維状セルロースを凝集させ有機溶媒に分散させる方法や、有機溶媒中でセルロース繊維を微細化することで微細繊維状セルロースを得る方法が開示されている。また、特許文献2には、天然セルロースに、N-オキシル化合物、および共酸化剤を作用させることにより得られる反応物繊維を、有機アンモニウム化合物や有機ホスホニウム化合物の存在下に湿式分散処理することを特徴とする微細修飾セルロース繊維の製造方法が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a fine fibrous cellulose composite in which a surfactant is adsorbed on fine fibrous cellulose having a carboxy group. Here, there are two methods: one is to micronize cellulose fibers in an aqueous solvent, then aggregate the microfibrous cellulose and disperse it in an organic solvent, and the other is to micronize the cellulose fibers in an organic solvent to obtain microfiber cellulose. Disclosed. Furthermore, Patent Document 2 discloses that a reaction product fiber obtained by reacting natural cellulose with an N-oxyl compound and a co-oxidizing agent is subjected to a wet dispersion treatment in the presence of an organic ammonium compound or an organic phosphonium compound. A method for producing characterized finely modified cellulose fibers is disclosed.
特許文献3には、リン酸基又はリン酸基由来の置換基を有する微細繊維状セルロースであって、リン酸基又はリン酸基由来の置換基の対イオンとして有機アンモニウムイオンを有する繊維状セルロースが開示されている。なお、特許文献3では、有機オニウムイオンとして、有機ホスホニウムイオンを用いることは具体的に検討されていない。 Patent Document 3 describes a fine fibrous cellulose having a phosphoric acid group or a substituent derived from a phosphoric acid group, the fibrous cellulose having an organic ammonium ion as a counter ion of the phosphoric acid group or a substituent derived from the phosphoric acid group. is disclosed. Note that Patent Document 3 does not specifically consider the use of organic phosphonium ions as organic onium ions.
繊維状セルロースを樹脂と混合して複合体を形成する際には、繊維状セルロースを有機溶媒に分散させる場合があるが、この場合に、繊維状セルロースが有機溶媒に十分に分散しないことがあった。有機溶媒に対する繊維状セルロースの分散性が低い場合、得られる複合体や成形体の透明性が低下するため、改善が求められている。 When mixing fibrous cellulose with a resin to form a composite, the fibrous cellulose may be dispersed in an organic solvent, but in this case, the fibrous cellulose may not be sufficiently dispersed in the organic solvent. Ta. When the dispersibility of fibrous cellulose in organic solvents is low, the transparency of the resulting composites and molded bodies decreases, so improvements are required.
そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、繊維状セルロースと有機溶媒を含む繊維状セルロース分散液であって、繊維状セルロースが有機溶媒に均一に分散した繊維状セルロース分散液を提供することを目的として検討を進めた。 Therefore, in order to solve the problems of the prior art, the present inventors have developed a fibrous cellulose dispersion containing fibrous cellulose and an organic solvent, in which fibrous cellulose is uniformly dispersed in an organic solvent. The study progressed with the aim of providing a cellulose dispersion.
上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、繊維状セルロースと有機溶媒を含む繊維状セルロース分散液を得るにあたり、無機オキソ酸基又は無機オキソ酸基に由来する置換基を有し、かつ無機オキソ酸基又は無機オキソ酸基に由来する置換基の対イオンとして有機ホスホニウムイオンを含有する繊維状セルロースを、所定のハンセン溶解度パラメータを有する有機溶媒に分散させることにより、繊維状セルロースが有機溶媒に均一に分散した繊維状セルロース分散液が得られることを見出した。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors discovered that in order to obtain a fibrous cellulose dispersion containing fibrous cellulose and an organic solvent, inorganic oxoacid groups or inorganic oxoacid groups derived from inorganic oxoacid groups By dispersing fibrous cellulose having a substituent and containing an organic phosphonium ion as a counter ion of an inorganic oxoacid group or a substituent derived from an inorganic oxoacid group in an organic solvent having a predetermined Hansen solubility parameter. It has been discovered that a fibrous cellulose dispersion in which fibrous cellulose is uniformly dispersed in an organic solvent can be obtained.
Specifically, the present invention has the following configuration.
[1] 無機オキソ酸基又は無機オキソ酸基に由来する置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下である繊維状セルロースと、
有機溶媒と、を含む繊維状セルロース分散液であって、
繊維状セルロースは、無機オキソ酸基又は無機オキソ酸基に由来する置換基の対イオンとして有機ホスホニウムイオンを有し、
有機溶媒のハンセン溶解度パラメータの座標が、δd=16.5、δp=12.5、δh=14.5を中心とする半径8MPa1/2の球の範囲内である、繊維状セルロース分散液。
[2] 有機溶媒のハンセン溶解度パラメータにおけるδhが8MPa1/2以上である、[1]に記載の繊維状セルロース分散液。
[3] 有機溶媒のハンセン溶解度パラメータにおけるδhが11.5MPa1/2以上である、[1]又は[2]に記載の繊維状セルロース分散液。
[4] 有機ホスホニウムイオンは、下記(a)及び(b)から選択される少なくとも一方の条件を満たす、[1]~[3]のいずれかに記載の繊維状セルロース分散液;
(a)炭素数が5以上の炭化水素基を含む;
(b)総炭素数が17以上である。
[5] 無機オキソ酸基又は無機オキソ酸基に由来する置換基が、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基である、[1]~[4]のいずれかに記載の繊維状セルロース分散液。
[6] 繊維状セルロース分散液中の固形分100質量部に対する水分含有量が100質量部以下である、[1]~[5]のいずれかに記載の繊維状セルロース分散液。
[7] さらに樹脂を含む、[1]~[6]のいずれかに記載の繊維状セルロース分散液。
[8] [1]~[7]のいずれかに記載の繊維状セルロース分散液から形成される成形体。
[1] A fibrous cellulose having an inorganic oxo acid group or a substituent derived from an inorganic oxo acid group and having a fiber width of 1000 nm or less,
A fibrous cellulose dispersion comprising an organic solvent,
The fibrous cellulose has an organic phosphonium ion as a counter ion of an inorganic oxoacid group or a substituent derived from an inorganic oxoacid group,
A fibrous cellulose dispersion in which the coordinates of Hansen solubility parameters of an organic solvent are within the range of a sphere with a radius of 8 MPa 1/2 centered at δd = 16.5, δp = 12.5, δh = 14.5.
[2] The fibrous cellulose dispersion according to [1], wherein δh in the Hansen solubility parameter of the organic solvent is 8 MPa 1/2 or more.
[3] The fibrous cellulose dispersion according to [1] or [2], wherein δh in the Hansen solubility parameter of the organic solvent is 11.5 MPa 1/2 or more.
[4] The fibrous cellulose dispersion according to any one of [1] to [3], wherein the organic phosphonium ion satisfies at least one condition selected from the following (a) and (b);
(a) Contains a hydrocarbon group having 5 or more carbon atoms;
(b) The total number of carbon atoms is 17 or more.
[5] The fibrous cellulose according to any one of [1] to [4], wherein the inorganic oxo acid group or the substituent derived from the inorganic oxo acid group is a phosphorus oxo acid group or a substituent derived from a phosphorus oxo acid group. dispersion liquid.
[6] The fibrous cellulose dispersion according to any one of [1] to [5], wherein the water content is 100 parts by mass or less per 100 parts by mass of solids in the fibrous cellulose dispersion.
[7] The fibrous cellulose dispersion according to any one of [1] to [6], further comprising a resin.
[8] A molded article formed from the fibrous cellulose dispersion according to any one of [1] to [7].
本発明によれば、繊維状セルロースと有機溶媒を含む繊維状セルロース分散液であって、繊維状セルロースが有機溶媒に均一に分散した繊維状セルロース分散液を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fibrous cellulose dispersion containing fibrous cellulose and an organic solvent, in which the fibrous cellulose is uniformly dispersed in the organic solvent.
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。 In the following, the present invention will be explained in detail. Although the constituent elements described below may be explained based on typical embodiments and specific examples, the present invention is not limited to such embodiments.
(繊維状セルロース分散液)
本発明は、無機オキソ酸基又は無機オキソ酸基に由来する置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下である繊維状セルロースと、有機溶媒と、を含む繊維状セルロース分散液に関する。ここで、繊維状セルロースは、無機オキソ酸基又は無機オキソ酸基に由来する置換基の対イオンとして有機ホスホニウムイオンを有する。また、有機溶媒のハンセン溶解度パラメータの座標は、δd=16.5、δp=12.5、δh=14.5を中心とする半径8MPa1/2の球の範囲内である。
(Fibrous cellulose dispersion)
The present invention relates to a fibrous cellulose dispersion containing fibrous cellulose having an inorganic oxoacid group or a substituent derived from an inorganic oxoacid group and having a fiber width of 1000 nm or less, and an organic solvent. Here, the fibrous cellulose has an organic phosphonium ion as a counter ion to an inorganic oxoacid group or a substituent derived from an inorganic oxoacid group. Further, the coordinates of the Hansen solubility parameters of the organic solvent are within the range of a sphere with a radius of 8 MPa 1/2 centered at δd = 16.5, δp = 12.5, and δh = 14.5.
本発明の繊維状セルロース分散液は、上記構成を有するものであるため、繊維状セルロースが有機溶媒中に均一に分散している。すなわち、本発明における繊維状セルロースは、有機溶媒に対する分散性に優れている。本発明において、繊維状セルロースは有機溶媒中に均一に分散されているため、分散液中には沈降物や凝集物が生じていない。また、本発明の繊維状セルロース分散液は高透明であり、本発明の繊維状セルロース分散液から形成されるシート等の成形体も高透明である。 Since the fibrous cellulose dispersion of the present invention has the above structure, the fibrous cellulose is uniformly dispersed in the organic solvent. That is, the fibrous cellulose in the present invention has excellent dispersibility in organic solvents. In the present invention, since the fibrous cellulose is uniformly dispersed in the organic solvent, no sediments or aggregates are generated in the dispersion liquid. Further, the fibrous cellulose dispersion of the present invention is highly transparent, and a molded article such as a sheet formed from the fibrous cellulose dispersion of the present invention is also highly transparent.
繊維状セルロース分散液における繊維状セルロースの均一分散性は、例えば、繊維状セルロース分散液の波長600nmにおける光透過率を測定することで評価することができる。繊維状セルロース分散液の波長600nmにおける光透過率を測定する際には、光路長1cmの石英セルを用いて、微細繊維状セルロース分散液の波長600nmにおける光透過率を測定する。この際、微細繊維状セルロース分散液濃度は2.0質量%とする。また、波長600nmにおける光透過率の測定には、紫外可視近赤外分光光度計を用いる。 The uniform dispersibility of the fibrous cellulose in the fibrous cellulose dispersion can be evaluated, for example, by measuring the light transmittance of the fibrous cellulose dispersion at a wavelength of 600 nm. When measuring the light transmittance of the fibrous cellulose dispersion at a wavelength of 600 nm, a quartz cell with an optical path length of 1 cm is used to measure the light transmittance of the fine fibrous cellulose dispersion at a wavelength of 600 nm. At this time, the concentration of the fine fibrous cellulose dispersion is 2.0% by mass. Further, an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer is used to measure the light transmittance at a wavelength of 600 nm.
本実施形態における繊維状セルロース分散液の波長600nmにおける光透過率は、60%以上であることが好ましく、65%以上であることがより好ましく、70%以上であることがさらに好ましい。繊維状セルロース分散液の波長600nmにおける光透過率が上記範囲内であれば、繊維状セルロース分散液において繊維状セルロースは均一分散していると判定できる。すなわち、本発明に用いられる繊維状セルロースの有機溶媒に対する分散性が優れている判定できる。 The light transmittance of the fibrous cellulose dispersion in this embodiment at a wavelength of 600 nm is preferably 60% or more, more preferably 65% or more, and even more preferably 70% or more. If the light transmittance of the fibrous cellulose dispersion at a wavelength of 600 nm is within the above range, it can be determined that the fibrous cellulose is uniformly dispersed in the fibrous cellulose dispersion. That is, it can be determined that the fibrous cellulose used in the present invention has excellent dispersibility in organic solvents.
本実施形態における繊維状セルロース分散液の粘度は、400mPa・s以上であることが好ましく、600mPa・s以上であることがより好ましく、800mPa・s以上であることがさらに好ましい。ここで、繊維状セルロース分散液の粘度は、繊維状セルロース濃度が2.0質量%の繊維状セルロース分散液を23℃で、24時間静置した後、B型粘度計を用いて測定した値である。この際、測定は23℃の条件下で行い、3rpmで3分間回転させた際の粘度を測定する。なお、B型粘度計としては、例えば、BLOOKFIELD社製のアナログ粘度計T-LVTを用いることができる。 The viscosity of the fibrous cellulose dispersion in this embodiment is preferably 400 mPa·s or more, more preferably 600 mPa·s or more, and even more preferably 800 mPa·s or more. Here, the viscosity of the fibrous cellulose dispersion is the value measured using a B-type viscometer after allowing the fibrous cellulose dispersion with a fibrous cellulose concentration of 2.0% by mass to stand at 23°C for 24 hours. It is. At this time, the measurement is performed at 23° C., and the viscosity is measured after rotating at 3 rpm for 3 minutes. As the B-type viscometer, for example, an analog viscometer T-LVT manufactured by BLOOKFIELD can be used.
本実施形態において、繊維状セルロース分散液中の固形分100質量部に対する水分含有量は100質量部以下であることが好ましく、70質量部以下であることがより好ましく、50質量部以下であることがさらに好ましく、35質量%以下であることが特に好ましい。なお、繊維状セルロース分散液中の固形分100質量部に対する水分含有量は0質量部であってもよい。これは、繊維状セルロース分散液を製造する際に、有機溶媒に分散させる繊維状セルロース含有物(少なくとも繊維状セルロースと水を含む)の水分含有率が低いことを意味している。有機溶媒に分散させる繊維状セルロース含有物(少なくとも繊維状セルロースと水を含む)の水分含有率は、20質量部以下であることが好ましく、15質量部以下であることがより好ましく、12質量部以下であることがさらに好ましい。 In this embodiment, the water content per 100 parts by mass of solids in the fibrous cellulose dispersion is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 70 parts by mass or less, and 50 parts by mass or less. is more preferable, and particularly preferably 35% by mass or less. Note that the water content may be 0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of solids in the fibrous cellulose dispersion. This means that the water content of the fibrous cellulose-containing material (containing at least fibrous cellulose and water) that is dispersed in an organic solvent when producing a fibrous cellulose dispersion is low. The moisture content of the fibrous cellulose-containing material (containing at least fibrous cellulose and water) to be dispersed in an organic solvent is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, and 12 parts by mass. It is more preferable that it is the following.
なお、繊維状セルロース分散液中における固形分濃度は、繊維状セルロース分散液の全質量に対して、0.1質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましく、1.0質量%以上であることがさらに好ましい。また、繊維状セルロース分散液における固形分濃度は、繊維状セルロース分散液の全質量に対して、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、15質量%以下であることがさらに好ましい。 The solid content concentration in the fibrous cellulose dispersion is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, based on the total mass of the fibrous cellulose dispersion. , more preferably 1.0% by mass or more. Further, the solid content concentration in the fibrous cellulose dispersion is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and 15% by mass or less based on the total mass of the fibrous cellulose dispersion. It is more preferable that
(有機溶媒)
本発明の繊維状セルロース分散液は有機溶媒を含む。ここで、有機溶媒のハンセン溶解度パラメータの座標は、δd=16.5、δp=12.5、δh=14.5を中心とする半径8MPa1/2の球の範囲内である。繊維状セルロース分散液に含まれる有機溶媒が2種以上である場合、2種以上の混合溶媒のハンセン溶解度パラメータの座標がδd=16.5、δp=12.5、δh=14.5を中心とする半径8MPa1/2の球の範囲内であればよい。なお、混合溶媒のHSP値は、混合溶媒を構成する各有機溶媒のHSP値と、混合比率から算出することができる。
(organic solvent)
The fibrous cellulose dispersion of the present invention contains an organic solvent. Here, the coordinates of the Hansen solubility parameters of the organic solvent are within the range of a sphere with a radius of 8 MPa 1/2 centered at δd = 16.5, δp = 12.5, δh = 14.5. When the fibrous cellulose dispersion contains two or more organic solvents, the coordinates of the Hansen solubility parameters of the two or more mixed solvents are centered around δd = 16.5, δp = 12.5, δh = 14.5. It may be within the range of a sphere with a radius of 8 MPa 1/2 . Note that the HSP value of the mixed solvent can be calculated from the HSP value of each organic solvent constituting the mixed solvent and the mixing ratio.
ここで、ハンセン溶解度パラメータ(Hansen solubility parameter)(以下、「HSP」ともいう)とは、Charles M. Hansenが発表した、物質の溶解性の予測に用いられる値である。ハンセン溶解度パラメータは、「分子間の相互作用が似ている2つの物質は、互いに溶解しやすい」との考えに基づくパラメータである。HSPは以下の3つのパラメータ(単位:MPa1/2)で構成されており、これら3つのパラメータは3次元空間(ハンセン空間)における座標とみなすことができ、2つの物質のHSPをハンセン空間内に置いたとき、2点間の距離が近ければ近いほど互いに溶解しやすいことを示している。
δd:分子間の分散力によるエネルギー
δp:分子間の双極子相互作用によるエネルギー
δh:分子間の水素結合によるエネルギー
Here, the Hansen solubility parameter (hereinafter also referred to as "HSP") is defined by Charles M. Hansen announced this value and is used to predict the solubility of substances. The Hansen solubility parameter is a parameter based on the idea that "two substances that have similar interactions between molecules are likely to dissolve in each other." HSP is composed of the following three parameters (unit: MPa 1/2 ), and these three parameters can be considered as coordinates in a three-dimensional space (Hansen space), and the HSP of two substances can be expressed in Hansen space. This shows that the closer the distance between two points, the easier they are to dissolve into each other.
δd: Energy due to intermolecular dispersion force δp: Energy due to intermolecular dipole interaction δh: Energy due to intermolecular hydrogen bonding
本発明で用いる有機溶媒のハンセン溶解度パラメータの座標は、δd=16.5、δp=12.5、δh=14.5を中心とする半径8MPa1/2の球の範囲内にあるものである。例えば、有機溶媒のハンセン溶解度パラメータの座標をδ(x)d、δ(x)p、δ(x)hとした場合、中心(δd=16.5、δp=12.5、δh=14.5)との距離は、以下の式で算出することができる。
距離(MPa1/2)=[(δ(x)d-16.5)2+(δ(x)p-12.5)2+(δ(x)h-14.5)2]1/2
本発明においては、上記式で算出される距離(MPa1/2)が8MPa1/2以下であればよく、すなわち、有機溶媒のハンセン溶解度パラメータの座標が、中心をδd=16.5、δp=12.5、δh=14.5とする、半径8MPa1/2の球の範囲内にあればよい。上記式で算出される距離(MPa1/2)は、7.9MPa1/2以下であることが好ましく、6.0MPa1/2以下であることがより好ましい。
The coordinates of the Hansen solubility parameters of the organic solvent used in the present invention are within the range of a sphere with a radius of 8 MPa 1/2 centered at δd = 16.5, δp = 12.5, δh = 14.5. . For example, if the coordinates of the Hansen solubility parameters of an organic solvent are δ(x)d, δ(x)p, δ(x)h, then the center (δd=16.5, δp=12.5, δh=14. 5) can be calculated using the following formula.
Distance (MPa 1/2 ) = [(δ(x)d-16.5) 2 + (δ(x)p-12.5) 2 + (δ(x)h-14.5) 2 ] 1/ 2
In the present invention, it is sufficient that the distance (MPa 1/2 ) calculated by the above formula is 8 MPa 1/2 or less, that is, the coordinates of the Hansen solubility parameter of the organic solvent are centered at δd=16.5, δp = 12.5 and δh = 14.5, it is sufficient if it is within the range of a sphere with a radius of 8 MPa 1/2 . The distance (MPa 1/2 ) calculated by the above formula is preferably 7.9 MPa 1/2 or less, more preferably 6.0 MPa 1/2 or less.
従来、繊維状セルロースを有機溶媒に分散させる場合には、繊維状セルロースに有機オニウムイオン等を付加して、繊維状セルロースを疎水化することが検討されていた。しかし、このように疎水化した繊維状セルロースであっても、特定の有機溶媒に対して繊維状セルロースが十分に分散しない場合があった。そこで本発明者らは、従来の繊維状セルロースが十分に分散しない有機溶媒について検討を重ねた。その結果、本発明者らは、ハンセン溶解度パラメータの座標において、δd=16.5、δp=12.5、δh=14.5を中心とする半径8MPa1/2の球の範囲内にある有機溶媒に対して、従来の繊維状セルロースが十分に分散しない傾向があることを突き止めた。このように、本発明者らは、まず、従来の繊維状セルロースが十分に分散しない有機溶媒を、ハンセン溶解度パラメータを用いて分類した。そして、本発明者らは、さらに鋭意検討を重ねることで、ハンセン溶解度パラメータの座標において、δd=16.5、δp=12.5、δh=14.5を中心とする半径8MPa1/2の球の範囲内にある有機溶媒に対しても優れた分散性を発揮する繊維状セルロースを見出すことに成功した。このような繊維状セルロースとは、無機オキソ酸基又は無機オキソ酸基に由来する置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下である繊維状セルロースであって、無機オキソ酸基又は無機オキソ酸基に由来する置換基の対イオンとして有機ホスホニウムイオンを有するものである。このように、本発明は、特定の有機溶媒と、特定の繊維状セルロースを組み合わせることで、従来技術においては、繊維状セルロースを均一分散するこができなかった有機溶媒に対しても繊維状セルロースが均一に分散した繊維状セルロース分散液を得ることに成功したものである。 Conventionally, when dispersing fibrous cellulose in an organic solvent, it has been considered to add organic onium ions or the like to the fibrous cellulose to make the fibrous cellulose hydrophobic. However, even with the fibrous cellulose that has been made hydrophobic in this way, the fibrous cellulose may not be sufficiently dispersed in certain organic solvents. Therefore, the present inventors have repeatedly investigated organic solvents in which conventional fibrous cellulose is not sufficiently dispersed. As a result, the present inventors found that in the Hansen solubility parameter coordinates, the organic It was discovered that conventional fibrous cellulose tends not to be sufficiently dispersed in solvents. As described above, the present inventors first classified organic solvents in which conventional fibrous cellulose is not sufficiently dispersed using the Hansen solubility parameter. Through further intensive study, the present inventors determined that, in the coordinates of the Hansen solubility parameter, a radius of 8 MPa 1/2 centered at δd = 16.5, δp = 12.5, δh = 14.5. We succeeded in discovering fibrous cellulose that exhibits excellent dispersibility even in organic solvents within the spherical range. Such fibrous cellulose is a fibrous cellulose that has an inorganic oxo acid group or a substituent derived from an inorganic oxo acid group and has a fiber width of 1000 nm or less, and has an inorganic oxo acid group or an inorganic oxo acid group. It has an organic phosphonium ion as a counter ion to the substituent derived from the group. As described above, the present invention combines a specific organic solvent and a specific fibrous cellulose, so that the fibrous cellulose can be dispersed evenly in organic solvents where it was not possible to uniformly disperse the fibrous cellulose in conventional techniques. We succeeded in obtaining a fibrous cellulose dispersion in which cellulose was uniformly dispersed.
有機溶媒のハンセン溶解度パラメータにおけるδdは、8.5MPa1/2以上であることが好ましく、13.0MPa1/2以上であることがより好ましく、14.5MPa1/2以上であることがさらに好ましい。また、δdは、24.5MPa1/2以下であることが好ましく、20.0MPa1/2以下であることがより好ましく、18.5MPa1/2以下であることがさらに好ましい。 The δd in the Hansen solubility parameter of the organic solvent is preferably 8.5 MPa 1/2 or more, more preferably 13.0 MPa 1/2 or more, and even more preferably 14.5 MPa 1/2 or more. . Furthermore, δd is preferably 24.5 MPa 1/2 or less, more preferably 20.0 MPa 1/2 or less, and even more preferably 18.5 MPa 1/2 or less.
有機溶媒のハンセン溶解度パラメータにおけるδpは、4.5MPa1/2以上であることが好ましく、5.0MPa1/2以上であることがより好ましく、5.5MPa1/2以上であることがさらに好ましい。また、δpは、20.5MPa1/2以下であることが好ましく、16.5MPa1/2以下であることがより好ましく、15.0MPa1/2以下であることがさらに好ましい。 The δp in the Hansen solubility parameter of the organic solvent is preferably 4.5 MPa 1/2 or more, more preferably 5.0 MPa 1/2 or more, and even more preferably 5.5 MPa 1/2 or more. . Further, δp is preferably 20.5 MPa 1/2 or less, more preferably 16.5 MPa 1/2 or less, and even more preferably 15.0 MPa 1/2 or less.
有機溶媒のハンセン溶解度パラメータにおけるδhは、8MPa1/2以上であることが好ましく、8.5MPa1/2以上であることがより好ましく、9.0MPa1/2以上であることがさらに好ましく、11.5MPa1/2以上であることが特に好ましい。また、δhは22.5MPa1/2以下であることが好ましく、22.3MPa1/2以下であることがより好ましく、20.0MPa1/2以下であることがさらに好ましい。 δh in the Hansen solubility parameter of the organic solvent is preferably 8 MPa 1/2 or more, more preferably 8.5 MPa 1/2 or more, even more preferably 9.0 MPa 1/2 or more, and 11 It is particularly preferable that the pressure is .5 MPa 1/2 or more. Furthermore, δh is preferably 22.5 MPa 1/2 or less, more preferably 22.3 MPa 1/2 or less, and even more preferably 20.0 MPa 1/2 or less.
ハンセン溶解度パラメータの座標において、δd=16.5、δp=12.5、δh=14.5を中心とする半径8MPa1/2の球の範囲内にある有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ジメチルアセトアミド(DMAc)、ジメチルホルムアミド(DMF)、イソプロピルアルコール(IPA)、1-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、イソブチルアルコール、t-ブチルアルコール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、2-メチル-1-ブタノール、2-メチル-2-ブタノール、イソアミルアルコール、3-メチル-2-ブタノール、1-ヘキサノール、アリルアルコール、ベンジルアルコール、フルフリルアルコール、ジアセトンアルコール、フェノール、m-クレゾール、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトン、ギ酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノt-ブチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、1,3-ブタンジオール、2-メトキシメタノール、3-メトキシブタノール、エタノールアミン、ジエチルホルムアミド、アセトアミド、ジエチルアセトアミド等を挙げることができる。中でも、メタノール、エタノール、ジメチルアセトアミド(DMAc)、ジメチルホルムアミド(DMF)は好ましく用いられる。 In the Hansen solubility parameter coordinates, examples of organic solvents within a sphere with a radius of 8 MPa 1/2 centered at δd = 16.5, δp = 12.5, δh = 14.5 include methanol, ethanol, , dimethylacetamide (DMAc), dimethylformamide (DMF), isopropyl alcohol (IPA), 1-propanol, 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, t-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 2 -Methyl-1-butanol, 2-methyl-2-butanol, isoamyl alcohol, 3-methyl-2-butanol, 1-hexanol, allyl alcohol, benzyl alcohol, furfuryl alcohol, diacetone alcohol, phenol, m-cresol, Formic acid, acetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, formaldehyde, acetaldehyde, acetone, ethyl formate, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, Propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monoisopropyl ether, propylene glycol mono t-butyl ether, propylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether , 1,3-butanediol, 2-methoxymethanol, 3-methoxybutanol, ethanolamine, diethylformamide, acetamide, diethylacetamide and the like. Among these, methanol, ethanol, dimethylacetamide (DMAc), and dimethylformamide (DMF) are preferably used.
また、ハンセン溶解度パラメータの座標において、δd=16.5、δp=12.5、δh=14.5を中心とする半径8MPa1/2の球の範囲内にある有機溶媒としては、2種以上の有機溶媒を混合してなる混合溶媒を用いることもできる。このような混合溶媒としては、例えば、メタノールとイソプロピルアルコールを体積比1:1で混合した混合溶媒、メタノールとエタノールを体積比1:1で混合した混合溶媒、ジメチルアセトアミドとジメチルホルムアミドを体積比1:1で混合した混合溶媒等を挙げることができる。なお、2種類の有機溶媒AおよびBからなる混合溶媒(体積比はa:b)のハンセン溶解度パラメータは、以下のように求めることができる。有機溶媒Aのハンセン溶解度パラメータの座標を、(δdA、δpA、δhA)とし、有機溶媒Bのハンセン溶解度パラメータの座標を(δdB、δpB、δhB)とする。このとき、有機溶媒AおよびBからなる混合溶媒M(体積比はa:b)のハンセン溶解度パラメータの座標(δdM、δpM、δhM)は、下記式より求めることができる。
δdM=(a×δdA+b×δdB)/(a+b)
δpM=(a×δpA+b×δpB)/(a+b)
δhM=(a×δhA+b×δhB)/(a+b)
なお、3種類以上の有機溶媒からなる混合溶媒の場合でも、上記式を利用してハンセン溶解度パラメータの座標を求めることができる。例えば、有機溶媒A、BおよびCからなる混合溶媒(体積比a:b:c)のハンセン溶解度パラメータの座標は、混合溶媒Mに対して有機溶媒Cを体積比(a+b):cで混合するとして求めればよい。
In addition, in the coordinates of the Hansen solubility parameter, two or more types of organic solvents are within the range of a sphere with a radius of 8 MPa 1/2 centered on δd = 16.5, δp = 12.5, and δh = 14.5. A mixed solvent obtained by mixing organic solvents can also be used. Such mixed solvents include, for example, a mixed solvent of methanol and isopropyl alcohol mixed at a volume ratio of 1:1, a mixed solvent of methanol and ethanol mixed at a volume ratio of 1:1, and a mixed solvent of dimethylacetamide and dimethylformamide mixed at a volume ratio of 1:1. Examples include mixed solvents prepared by mixing 1:1. Note that the Hansen solubility parameter of a mixed solvent consisting of two types of organic solvents A and B (volume ratio a:b) can be determined as follows. Let the coordinates of the Hansen solubility parameters of organic solvent A be (δd A , δp A , δh A ), and the coordinates of the Hansen solubility parameters of organic solvent B be (δd B , δp B , δh B ). At this time, the coordinates (δd M , δp M , δh M ) of the Hansen solubility parameters of the mixed solvent M consisting of organic solvents A and B (volume ratio a:b) can be determined from the following formula.
δd M = (a×δd A +b×δd B )/(a+b)
δp M = (a×δp A +b×δp B )/(a+b)
δh M = (a×δh A +b×δh B )/(a+b)
Note that even in the case of a mixed solvent consisting of three or more types of organic solvents, the coordinates of the Hansen solubility parameter can be determined using the above equation. For example, the coordinates of the Hansen solubility parameter for a mixed solvent consisting of organic solvents A, B, and C (volume ratio a:b:c) are as follows: Organic solvent C is mixed with mixed solvent M at a volume ratio of (a+b):c. You can find it as
有機溶媒の含有量は、繊維状セルロース分散液中に含まれる固形分の全質量に対して、10質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましい。また、有機溶媒の含有量は、繊維状セルロース分散液中に含まれる固形分の全質量に対して、99.9質量%以下であることが好ましく、99.0質量%以下であることがより好ましく、95.0質量%以下であることがさらに好ましい。 The content of the organic solvent is preferably 10% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, based on the total mass of solids contained in the fibrous cellulose dispersion. Further, the content of the organic solvent is preferably 99.9% by mass or less, more preferably 99.0% by mass or less, based on the total mass of solids contained in the fibrous cellulose dispersion. It is preferably 95.0% by mass or less, and more preferably 95.0% by mass or less.
(繊維状セルロース)
本発明の繊維状セルロース分散液は、無機オキソ酸基又は無機オキソ酸基に由来する置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下である繊維状セルロースを含有する。繊維状セルロースの繊維幅は100nm以下であることがより好ましく、8nm以下であることがさらに好ましい。なお、本明細書において、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを微細繊維状セルロースもしくはCNFともいう。
(fibrous cellulose)
The fibrous cellulose dispersion of the present invention contains fibrous cellulose having an inorganic oxo acid group or a substituent derived from an inorganic oxo acid group and having a fiber width of 1000 nm or less. The fiber width of the fibrous cellulose is more preferably 100 nm or less, and even more preferably 8 nm or less. In this specification, fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less is also referred to as fine fibrous cellulose or CNF.
繊維状セルロースの繊維幅は、たとえば電子顕微鏡観察などにより測定することが可能である。繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば1000nm以下である。繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば2nm以上1000nm以下であることが好ましく、2nm以上100nm以下であることがより好ましく、2nm以上50nm以下であることがさらに好ましく、2nm以上10nm以下であることが特に好ましい。繊維状セルロースの平均繊維幅を2nm以上とすることにより、セルロース分子として水に溶解することを抑制し、繊維状セルロースによる強度や剛性、寸法安定性の向上という効果をより発現しやすくすることができる。なお、繊維状セルロースは、たとえば単繊維状のセルロースである。 The fiber width of fibrous cellulose can be measured, for example, by electron microscopic observation. The average fiber width of fibrous cellulose is, for example, 1000 nm or less. The average fiber width of the fibrous cellulose is, for example, preferably 2 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 2 nm or more and 100 nm or less, even more preferably 2 nm or more and 50 nm or less, and 2 nm or more and 10 nm or less. Particularly preferred. By setting the average fiber width of fibrous cellulose to 2 nm or more, dissolution of cellulose molecules in water can be suppressed, and the effects of improving strength, rigidity, and dimensional stability due to fibrous cellulose can be more easily expressed. can. Note that the fibrous cellulose is, for example, monofilament cellulose.
繊維状セルロースの繊維幅は、たとえば電子顕微鏡観察などにより測定することが可能である。繊維状セルロースの繊維幅は、たとえば電子顕微鏡を用いて以下のようにして測定される。まず、濃度0.05質量%以上0.1質量%以下の繊維状セルロースの水系懸濁液を調製し、この懸濁液を親水化処理したカーボン膜被覆グリッド上にキャストしてTEM観察用試料とする。幅の広い繊維を含む場合には、ガラス上にキャストした表面のSEM像を観察してもよい。次いで、観察対象となる繊維の幅に応じて1000倍、5000倍、10000倍あるいは50000倍のいずれかの倍率で電子顕微鏡画像による観察を行う。但し、試料、観察条件や倍率は下記の条件を満たすように調整する。
(1)観察画像内の任意箇所に一本の直線Xを引き、該直線Xに対し、20本以上の繊維が交差する。
(2)同じ画像内で該直線と垂直に交差する直線Yを引き、該直線Yに対し、20本以上の繊維が交差する。
上記条件を満足する観察画像に対し、直線X、直線Yと交差する繊維の幅を目視で読み取る。このようにして、少なくとも互いに重なっていない表面部分の観察画像を3組以上得る。次いで、各画像に対して、直線X、直線Yと交差する繊維の幅を読み取る。これにより、少なくとも20本×2×3=120本の繊維幅を読み取る。読み取った繊維幅の平均値は、繊維状セルロースの平均繊維幅となる。
The fiber width of fibrous cellulose can be measured, for example, by electron microscopic observation. The fiber width of fibrous cellulose is measured using, for example, an electron microscope as follows. First, an aqueous suspension of fibrous cellulose with a concentration of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less is prepared, and this suspension is cast onto a hydrophilic carbon film-coated grid to provide a sample for TEM observation. shall be. If wide fibers are included, a SEM image of the surface cast on glass may be observed. Next, observation using an electron microscope is performed at a magnification of 1000 times, 5000 times, 10000 times, or 50000 times, depending on the width of the fiber to be observed. However, the sample, observation conditions, and magnification should be adjusted to satisfy the following conditions.
(1) Draw a straight line X at any location in the observed image, and 20 or more fibers intersect with the straight line X.
(2) Draw a straight line Y that intersects the straight line perpendicularly within the same image, and 20 or more fibers intersect with the straight line Y.
For an observed image that satisfies the above conditions, visually read the width of the fibers that intersect the straight lines X and Y. In this way, at least three sets of observation images of surface portions that do not overlap with each other are obtained. Then, for each image, the width of the fibers intersecting the straight lines X and Y is read. In this way, the width of at least 20 x 2 x 3 = 120 fibers is read. The average value of the read fiber widths becomes the average fiber width of the fibrous cellulose.
繊維状セルロースの繊維長は、とくに限定されないが、たとえば0.1μm以上1000μm以下であることが好ましく、0.1μm以上800μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上600μm以下であることがさらに好ましい。繊維長を上記範囲内とすることにより、繊維状セルロースの結晶領域の破壊を抑制できる。また、繊維状セルロースのスラリー粘度を適切な範囲とすることも可能となる。なお、繊維状セルロースの繊維長は、たとえばTEM、SEM、AFMによる画像解析より求めることができる。 The fiber length of the fibrous cellulose is not particularly limited, but for example, it is preferably 0.1 μm or more and 1000 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 800 μm or less, and even more preferably 0.1 μm or more and 600 μm or less. preferable. By setting the fiber length within the above range, destruction of the crystalline region of fibrous cellulose can be suppressed. Furthermore, it is also possible to adjust the viscosity of the slurry of fibrous cellulose within an appropriate range. Note that the fiber length of fibrous cellulose can be determined, for example, by image analysis using TEM, SEM, or AFM.
繊維状セルロースはI型結晶構造を有していることが好ましい。ここで、繊維状セルロースがI型結晶構造を有することは、グラファイトで単色化したCuKα(λ=1.5418Å)を用いた広角X線回折写真より得られる回折プロファイルにおいて同定できる。具体的には、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークをもつことから同定することができる。微細繊維状セルロースに占めるI型結晶構造の割合は、たとえば30%以上であることが好ましく、40%以上であることがより好ましく、50%以上であることがさらに好ましい。これにより、耐熱性と低線熱膨張率発現の点でさらに優れた性能が期待できる。結晶化度については、X線回折プロファイルを測定し、そのパターンから常法により求められる(Seagalら、Textile Research Journal、29巻、786ページ、1959年)。 It is preferable that the fibrous cellulose has a type I crystal structure. Here, the fact that fibrous cellulose has a type I crystal structure can be identified in the diffraction profile obtained from a wide-angle X-ray diffraction photograph using CuKα (λ=1.5418 Å) monochromated with graphite. Specifically, it can be identified because it has typical peaks at two positions: around 2θ=14° or more and 17° or less and around 2θ=22° or more and 23° or less. The proportion of type I crystal structure in the fine fibrous cellulose is, for example, preferably 30% or more, more preferably 40% or more, and still more preferably 50% or more. As a result, even better performance can be expected in terms of heat resistance and low coefficient of linear thermal expansion. The degree of crystallinity is determined by measuring an X-ray diffraction profile and using the pattern in a conventional manner (Seagal et al., Textile Research Journal, Vol. 29, p. 786, 1959).
繊維状セルロースの軸比(繊維長/繊維幅)は、とくに限定されないが、たとえば20以上10000以下であることが好ましく、50以上1000以下であることがより好ましい。軸比を上記下限値以上とすることにより、微細繊維状セルロースを含有するシートを形成しやすい。軸比を上記上限値以下とすることにより、たとえば繊維状セルロースを分散液として扱う際に、希釈等のハンドリングがしやすくなる点で好ましい。 The axial ratio (fiber length/fiber width) of the fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably, for example, 20 or more and 10,000 or less, more preferably 50 or more and 1,000 or less. By setting the axial ratio to the above lower limit value or more, it is easy to form a sheet containing fine fibrous cellulose. By setting the axial ratio to the above upper limit value or less, it is preferable that handling such as dilution becomes easier when handling fibrous cellulose as a dispersion liquid, for example.
本実施形態における繊維状セルロースは、たとえば結晶領域と非結晶領域をともに有している。結晶領域と非結晶領域をともに有し、かつ軸比が上記範囲内にある微細繊維状セルロースは、後述する微細繊維状セルロースの製造方法により実現されるものである。 The fibrous cellulose in this embodiment has, for example, both crystalline regions and amorphous regions. Fine fibrous cellulose having both crystalline regions and non-crystalline regions and having an axial ratio within the above range is realized by the method for producing fine fibrous cellulose described below.
繊維状セルロースは無機オキソ酸基又は無機オキソ酸基に由来する置換基を有する。ここで、無機オキソ酸基とは、オキソ酸の中心元素が炭素原子ではない、無機化合物のオキソ酸から構成される基である。無機オキソ酸基又は無機オキソ酸基に由来する置換基としては、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基(単にリンオキソ酸基ということもある)、硫黄オキソ酸基又は硫黄オキソ酸基に由来する置換基(単に硫黄オキソ酸基ということもある)、ホウ素オキソ酸基又はホウ素オキソ酸基に由来する置換基(単にホウ素オキソ酸基ということもある)、ケイ素オキソ酸基又はケイ素オキソ酸基に由来する置換基(単にケイ素オキソ酸基ということもある)等を挙げることができる。中でも、無機オキソ酸基又は無機オキソ酸基に由来する置換基は、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基、及び、硫黄オキソ酸基又は硫黄オキソ酸基に由来する置換基から選択される少なくとも1種であることが好ましく、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基であることがより好ましい。 Fibrous cellulose has an inorganic oxoacid group or a substituent derived from an inorganic oxoacid group. Here, the inorganic oxoacid group is a group composed of an oxoacid inorganic compound in which the central element of the oxoacid is not a carbon atom. Examples of inorganic oxo acid groups or substituents derived from inorganic oxo acid groups include phosphorus oxo acid groups or substituents derived from phosphorus oxo acid groups (sometimes simply referred to as phosphorus oxo acid groups), sulfur oxo acid groups, or sulfur oxo acid groups. A substituent derived from a boron oxo acid group (sometimes simply called a sulfur oxo acid group), a boron oxo acid group or a substituent derived from a boron oxo acid group (sometimes simply called a boron oxo acid group), a silicon oxo acid group, or a silicon oxo acid group A substituent derived from a group (sometimes simply referred to as a silicon oxoacid group) can be mentioned. Among these, the inorganic oxo acid group or the substituent derived from the inorganic oxo acid group is selected from a phosphorus oxo acid group or a substituent derived from a phosphorus oxo acid group, and a sulfur oxo acid group or a substituent derived from a sulfur oxo acid group. The substituent is preferably at least one type of phosphorus oxo acid group, and more preferably a phosphorus oxo acid group or a substituent derived from a phosphorus oxo acid group.
リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基は、たとえば下記式(1)で表される置換基である。リンオキソ酸基は、たとえばリン酸からヒドロキシ基を取り除いたものにあたる、2価の官能基である。具体的には-PO3H2で表される基である。リンオキソ酸基に由来する置換基には、リンオキソ酸基の塩、リンオキソ酸エステル基などの置換基が含まれる。なお、リンオキソ酸基に由来する置換基は、リン酸基が縮合した基(たとえばピロリン酸基)として繊維状セルロースに含まれていてもよい。また、リンオキソ酸基は、たとえば、亜リン酸基(ホスホン酸基)であってもよく、リンオキソ酸基に由来する置換基は、亜リン酸基の塩、亜リン酸エステル基などであってもよい。 The phosphorus oxo acid group or the substituent derived from the phosphorus oxo acid group is, for example, a substituent represented by the following formula (1). A phosphorus oxoacid group is a divalent functional group, for example, equivalent to phosphoric acid with a hydroxyl group removed. Specifically, it is a group represented by -PO 3 H 2 . The substituents derived from the phosphorus oxo acid group include substituents such as salts of the phosphorus oxo acid group and phosphorus oxo acid ester groups. Note that the substituent derived from the phosphorus oxoacid group may be included in the fibrous cellulose as a group (for example, a pyrophosphate group) in which a phosphoric acid group is condensed. Further, the phosphorus oxo acid group may be, for example, a phosphorous acid group (phosphonic acid group), and the substituent derived from the phosphorus oxo acid group may be a salt of a phosphorous acid group, a phosphite ester group, etc. Good too.
式(1)中、a、bおよびnは自然数である(ただし、a=b×mである)。α1,α2,・・・,αnおよびα’のうちa個がO-であり、残りはR,ORのいずれかである。なお、各αnおよびα’の全てがO-であっても構わない。Rは、各々、水素原子、飽和-直鎖状炭化水素基、飽和-分岐鎖状炭化水素基、飽和-環状炭化水素基、不飽和-直鎖状炭化水素基、不飽和-分岐鎖状炭化水素基、不飽和-環状炭化水素基、芳香族基、またはこれらの誘導基である。また、nは1であることが好ましい。 In formula (1), a, b and n are natural numbers (a=b×m). Of α 1 , α 2 , . . . , α n and α′, a number are O − , and the rest are either R or OR. Note that all of α n and α′ may be O 2 − . R is a hydrogen atom, a saturated linear hydrocarbon group, a saturated branched hydrocarbon group, a saturated cyclic hydrocarbon group, an unsaturated linear hydrocarbon group, or an unsaturated branched hydrocarbon group, respectively. A hydrogen group, an unsaturated cyclic hydrocarbon group, an aromatic group, or a group derived from these. Moreover, it is preferable that n is 1.
飽和-直鎖状炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、又はn-ブチル基等が挙げられるが、特に限定されない。飽和-分岐鎖状炭化水素基としては、i-プロピル基、又はt-ブチル基等が挙げられるが、特に限定されない。飽和-環状炭化水素基としては、シクロペンチル基、又はシクロヘキシル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和-直鎖状炭化水素基としては、ビニル基、又はアリル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和-分岐鎖状炭化水素基としては、i-プロペニル基、又は3-ブテニル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和-環状炭化水素基としては、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられるが、特に限定されない。芳香族基としては、フェニル基、又はナフチル基等が挙げられるが、特に限定されない。 Examples of the saturated linear hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, and the like, but are not particularly limited. Examples of the saturated-branched hydrocarbon group include i-propyl group and t-butyl group, but are not particularly limited. Examples of the saturated cyclic hydrocarbon group include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, but are not particularly limited. Examples of the unsaturated linear hydrocarbon group include a vinyl group and an allyl group, but are not particularly limited. Examples of the unsaturated branched hydrocarbon group include an i-propenyl group and a 3-butenyl group, but are not particularly limited. Examples of the unsaturated cyclic hydrocarbon group include a cyclopentenyl group and a cyclohexenyl group, but are not particularly limited. Examples of the aromatic group include a phenyl group and a naphthyl group, but are not particularly limited.
また、Rにおける誘導基としては、上記各種炭化水素基の主鎖又は側鎖に対し、カルボキシ基、ヒドロキシ基、又はアミノ基などの官能基のうち、少なくとも1種類が付加又は置換した状態の官能基が挙げられるが、特に限定されない。また、Rの主鎖を構成する炭素原子数は特に限定されないが、20以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。Rの主鎖を構成する炭素原子数を上記範囲とすることにより、リンオキソ酸基の分子量を適切な範囲とすることができ、繊維原料への浸透を容易にし、微細セルロース繊維の収率を高めることもできる。 In addition, the derivative group in R is a functional group in which at least one functional group such as a carboxy group, a hydroxy group, or an amino group is added or substituted to the main chain or side chain of the various hydrocarbon groups mentioned above. Examples include, but are not particularly limited to, groups. Further, the number of carbon atoms constituting the main chain of R is not particularly limited, but is preferably 20 or less, more preferably 10 or less. By setting the number of carbon atoms constituting the main chain of R within the above range, the molecular weight of the phosphorus oxo acid group can be set in an appropriate range, facilitating penetration into the fiber raw material and increasing the yield of fine cellulose fibers. You can also do that.
βb+はリンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基の対イオンである。この対イオンは、後述するような有機ホスホニウムイオンである。なお、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基の対イオンとして、全てのβb+が有機ホスホニウムイオンであってもよいが、その一部はナトリウム、カリウム、若しくはリチウム等のアルカリ金属のイオンや、カルシウム、若しくはマグネシウム等の2価金属の陽イオン、又は水素イオン等であってもよい。 β b+ is a counter ion of a phosphorus oxoacid group or a substituent derived from a phosphorus oxoacid group. This counter ion is an organic phosphonium ion as described below. In addition, as a counter ion of a phosphorus oxo acid group or a substituent derived from a phosphorus oxo acid group, all β b+ may be organic phosphonium ions, but some of them may be ions of alkali metals such as sodium, potassium, or lithium. It may also be a cation of a divalent metal such as calcium or magnesium, or a hydrogen ion.
繊維状セルロースにおけるリンオキソ酸基の導入量(リンオキソ酸基量)は、たとえば繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、繊維状セルロースにおけるリンオキソ酸基の導入量は、たとえば繊維状セルロース1g(質量)あたり5.20mmol/g以下であることが好ましく、3.65mmol/g以下であることがより好ましく、3.00mmol/g以下であることがさらに好ましい。ここで、単位mmol/gは、リンオキソ酸基の対イオンが水素イオン(H+)であるときの繊維状セルロースの質量1gあたりの置換基量を示す。リンオキソ酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維状セルロースが含み得る有機ホスホニウムイオンの含有量を適切な範囲とすることができ、これにより、繊維状セルロースの有機溶媒に対する分散性をより効果的に高めることができる。 The amount of phosphorus oxo acid groups introduced into the fibrous cellulose (the amount of phosphorus oxo acid groups) is preferably 0.10 mmol/g or more, more preferably 0.20 mmol/g or more per 1 g (mass) of fibrous cellulose. It is preferably at least 0.50 mmol/g, more preferably at least 1.00 mmol/g, and particularly preferably at least 1.00 mmol/g. Further, the amount of phosphorus oxoacid groups introduced into the fibrous cellulose is preferably 5.20 mmol/g or less, more preferably 3.65 mmol/g or less, per 1 g (mass) of fibrous cellulose, and 3. More preferably, it is 00 mmol/g or less. Here, the unit mmol/g indicates the amount of substituents per 1 g of mass of fibrous cellulose when the counter ion of the phosphorus oxoacid group is a hydrogen ion (H + ). By introducing the amount of phosphorus oxo acid groups within the above range, the content of organic phosphonium ions that can be contained in fibrous cellulose can be adjusted to an appropriate range, thereby improving the dispersibility of fibrous cellulose in organic solvents. can be enhanced more effectively.
繊維状セルロースに対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば中和滴定法により測定することができる。中和滴定法による測定では、得られた繊維状セルロースを含有するスラリーに、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリを加えながらpHの変化を求めることにより、導入量を測定する。 The amount of phosphorus oxoacid groups introduced into fibrous cellulose can be measured, for example, by neutralization titration. In the measurement using the neutralization titration method, the amount introduced is measured by adding an alkali such as an aqueous sodium hydroxide solution to the slurry containing the obtained fibrous cellulose and determining the change in pH.
図1は、リンオキソ酸基を有する繊維状セルロース含有スラリーに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。繊維状セルロースに対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば次のように測定される。
まず、繊維状セルロースを含有するスラリーを強酸性イオン交換樹脂で処理する。なお、必要に応じて、強酸性イオン交換樹脂による処理の前に、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。
次いで、水酸化ナトリウム水溶液を加えながらpHの変化を観察し、図1の上側部に示すような滴定曲線を得る。図1の上側部に示した滴定曲線では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットしており、図1の下側部に示した滴定曲線では、アルカリを加えた量に対するpHの増分(微分値)(1/mmol)をプロットしている。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットした曲線において、増分(pHのアルカリ滴下量に対する微分値)が極大となる点が二つ確認される。これらのうち、アルカリを加えはじめて先に得られる増分の極大点を第1終点と呼び、次に得られる増分の極大点を第2終点と呼ぶ。滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中に含まれる繊維状セルロースの第1解離酸量と等しくなり、第1終点から第2終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中に含まれる繊維状セルロースの第2解離酸量と等しくなり、滴定開始から第2終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中に含まれる繊維状セルロースの総解離酸量と等しくなる。そして、滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量を滴定対象スラリー中の固形分(g)で除して得られる値が、リンオキソ酸基導入量(mmol/g)となる。なお、単にリンオキソ酸基導入量(またはリンオキソ酸基量)と言った場合は、第1解離酸量のことを表す。
なお、図1において、滴定開始から第1終点までの領域を第1領域と呼び、第1終点から第2終点までの領域を第2領域と呼ぶ。例えば、リンオキソ酸基がリン酸基の場合であって、このリン酸基が縮合を起こす場合、見かけ上、リンオキソ酸基における弱酸性基量(本明細書では第2解離酸量ともいう)が低下し、第1領域に必要としたアルカリ量と比較して第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなる。一方、リンオキソ酸基における強酸性基量(本明細書では第1解離酸量ともいう)は、縮合の有無に関わらずリン原子の量と一致する。また、リンオキソ酸基が亜リン酸基の場合は、リンオキソ酸基に弱酸性基が存在しなくなるため、第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなるか、第2領域に必要としたアルカリ量はゼロとなる場合もある。この場合、滴定曲線において、pHの増分が極大となる点は一つとなる。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH dropped and pH for a fibrous cellulose-containing slurry having phosphorus oxoacid groups. The amount of phosphorus oxoacid groups introduced into fibrous cellulose is measured, for example, as follows.
First, a slurry containing fibrous cellulose is treated with a strongly acidic ion exchange resin. Note that, if necessary, a defibration process similar to the defibration process described below may be performed on the measurement target before the treatment with the strongly acidic ion exchange resin.
Next, a change in pH is observed while adding an aqueous sodium hydroxide solution, and a titration curve as shown in the upper part of FIG. 1 is obtained. The titration curve shown in the upper part of Figure 1 plots the measured pH against the amount of alkali added, and the titration curve shown in the lower part of Figure 1 plots the pH measured against the amount of alkali added. Increment (differential value) (1/mmol) is plotted. In this neutralization titration, two points at which the increment (differential value of pH with respect to the amount of alkali dropped) becomes maximum are confirmed on a curve in which the measured pH is plotted against the amount of alkali added. Among these, the maximum point of increment obtained first after starting to add the alkali is called the first end point, and the maximum point of increment obtained next is called the second end point. The amount of alkali required from the start of titration to the first end point is equal to the amount of first dissociated acid of fibrous cellulose contained in the slurry used for titration, and the amount of alkali required from the first end point to the second end point is equal to the amount of alkali required from the first end point to the second end point. The amount is equal to the amount of second dissociated acid in the fibrous cellulose contained in the slurry used for titration, and the amount of alkali required from the start of titration to the second end point is the amount of fibrous cellulose contained in the slurry used for titration. is equal to the total amount of dissociated acids. Then, the value obtained by dividing the amount of alkali required from the start of titration to the first end point by the solid content (g) in the slurry to be titrated becomes the amount of phosphorus oxo acid group introduced (mmol/g). In addition, when it is simply referred to as the amount of phosphorus oxo acid groups introduced (or the amount of phosphorus oxo acid groups), it refers to the amount of the first dissociated acid.
In FIG. 1, the region from the start of titration to the first end point is called the first region, and the region from the first end point to the second end point is called the second region. For example, when the phosphorus oxo acid group is a phosphoric acid group and this phosphoric acid group causes condensation, the amount of weak acid groups (also referred to herein as the second dissociated acid amount) in the phosphorus oxo acid group appears to be The amount of alkali required in the second region is smaller than the amount of alkali required in the first region. On the other hand, the amount of strong acid groups in the phosphorus oxo acid group (also referred to as the first dissociated acid amount in this specification) matches the amount of phosphorus atoms regardless of the presence or absence of condensation. In addition, when the phosphorus oxo acid group is a phosphorous acid group, there is no weakly acidic group in the phosphorus oxo acid group, so the amount of alkali required for the second region is reduced, or the amount of alkali required for the second region is reduced. may be zero. In this case, in the titration curve, there is one point where the pH increment becomes maximum.
なお、上述のリンオキソ酸基導入量(mmol/g)は、分母が酸型の繊維状セルロースの質量を示すことから、酸型の繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基量(以降、リンオキソ酸基量(酸型)と呼ぶ)を示している。一方で、リンオキソ酸基の対イオンが電荷当量となるように任意の陽イオンCに置換されている場合は、分母を当該陽イオンCが対イオンであるときの繊維状セルロースの質量に変換することで、陽イオンCが対イオンである繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基量(以降、リンオキソ酸基量(C型))を求めることができる。
すなわち、下記計算式によって算出する。
リンオキソ酸基量(C型)=リンオキソ酸基量(酸型)/{1+(W-1)×A/1000}
A[mmol/g]:繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基由来の総アニオン量(リンオキソ酸基の総解離酸量)
W:陽イオンCの1価あたりの式量(たとえば、Naは23、Alは9)
Note that the above-mentioned amount of phosphorus oxo acid groups introduced (mmol/g) has a denominator indicating the mass of acid type fibrous cellulose. (called the acid form). On the other hand, if the counter ion of the phosphorus oxo acid group is substituted with any cation C so as to have a charge equivalent, convert the denominator to the mass of the fibrous cellulose when the cation C is the counter ion. By doing so, the amount of phosphorus oxo acid groups (hereinafter referred to as the amount of phosphorus oxo acid groups (C type)) that the fibrous cellulose having the cation C as a counter ion can be determined.
That is, it is calculated using the following calculation formula.
Amount of phosphorus oxo acid groups (C type) = Amount of phosphorus oxo acid groups (acid type)/{1+(W-1)×A/1000}
A [mmol/g]: Total amount of anions derived from phosphorus oxo acid groups possessed by fibrous cellulose (total amount of dissociated acids of phosphorus oxo acid groups)
W: formula weight per valence of cation C (for example, 23 for Na, 9 for Al)
滴定法によるリンオキソ酸基量の測定においては、水酸化ナトリウム水溶液1滴の滴下量が多すぎる場合や、滴定間隔が短すぎる場合、本来より低いリンオキソ酸基量となるなど正確な値が得られないことがある。適切な滴下量、滴定間隔としては、例えば、0.1N水酸化ナトリウム水溶液を5~30秒に10~50μLずつ滴定するなどが望ましい。また、繊維状セルロース含有スラリーに溶解した二酸化炭素の影響を排除するため、例えば、滴定開始の15分前から滴定終了まで、窒素ガスなどの不活性ガスをスラリーに吹き込みながら測定するなどが望ましい。 When measuring the amount of phosphorus oxo acid groups using the titration method, if the amount of one drop of sodium hydroxide aqueous solution dropped is too large, or if the titration interval is too short, the amount of phosphorus oxo acid groups may be lower than originally expected, and an accurate value may not be obtained. Sometimes there isn't. As for an appropriate dropping amount and titration interval, for example, it is desirable to titrate a 0.1N aqueous sodium hydroxide solution at a rate of 10 to 50 μL every 5 to 30 seconds. In addition, in order to eliminate the influence of carbon dioxide dissolved in the fibrous cellulose-containing slurry, it is desirable to measure while blowing an inert gas such as nitrogen gas into the slurry, for example, from 15 minutes before the start of titration until the end of titration.
無機オキソ酸基又は無機オキソ酸基に由来する置換基が、硫黄オキソ酸基又は硫黄オキソ酸基に由来する置換基である場合、硫黄オキソ酸基又は硫黄オキソ酸基に由来する置換基は、下記構造式で表される基であることが好ましい。 When the inorganic oxo acid group or the substituent derived from the inorganic oxo acid group is a sulfur oxo acid group or a substituent derived from a sulfur oxo acid group, the sulfur oxo acid group or the substituent derived from the sulfur oxo acid group is A group represented by the following structural formula is preferable.
上記構造式中、nは自然数であり、mは0または1である。なお、nが2以上である場合、複数あるmは同一の数であってもよく、異なる数であってもよい。Mは硫黄オキソ酸基の対イオンである。この対イオンは、後述するような有機ホスホニウムイオンである。なお、硫黄オキソ酸基の対イオンとして、全てのMが有機ホスホニウムイオンであってもよいが、その一部はナトリウム、カリウム、若しくはリチウム等のアルカリ金属のイオンや、カルシウム、若しくはマグネシウム等の2価金属の陽イオン、又は水素イオン等であってもよい。 In the above structural formula, n is a natural number, and m is 0 or 1. Note that when n is 2 or more, a plurality of m may be the same number or different numbers. M is the counterion of the sulfur oxoacid group. This counter ion is an organic phosphonium ion as described below. As counter ions for the sulfur oxoacid group, all M may be organic phosphonium ions, but some of them may be ions of alkali metals such as sodium, potassium, or lithium, or ions of 2 such as calcium or magnesium. It may be a valence metal cation, a hydrogen ion, or the like.
繊維状セルロースにおける硫黄オキソ酸基の導入量は、0.50mmol/g以上であることが好ましく、0.70mmol/g以上であることがより好ましく、1.00mmol/g以上であることがさらに好ましい。また、繊維状セルロースにおける硫黄オキソ酸基の導入量は、5.00mmol/g以下であることが好ましく、3.00mmol/g以下であることがより好ましい。ここで、繊維状セルロースにおける硫黄オキソ酸基の導入量は、繊維状セルロースを含むスラリーを凍結乾燥し、さらに粉砕した試料の硫黄量を測定することで算出することができる。具体的には、繊維状セルロースを含むスラリーを凍結乾燥し、さらに粉砕した試料を、密閉容器中で硝酸を用いて加圧加熱分解した後、適宜希釈してICP-OESで硫黄量を測定する。供試した繊維状セルロースの絶乾質量で割り返して算出した値を繊維状セルロースの硫黄オキソ酸基量(単位:mmol/g)とする。 The amount of sulfur oxoacid groups introduced into the fibrous cellulose is preferably 0.50 mmol/g or more, more preferably 0.70 mmol/g or more, and even more preferably 1.00 mmol/g or more. . Further, the amount of sulfur oxo acid groups introduced into the fibrous cellulose is preferably 5.00 mmol/g or less, more preferably 3.00 mmol/g or less. Here, the amount of sulfur oxoacid groups introduced into fibrous cellulose can be calculated by freeze-drying a slurry containing fibrous cellulose and then measuring the amount of sulfur in a pulverized sample. Specifically, a slurry containing fibrous cellulose is freeze-dried, a pulverized sample is decomposed under pressure and heat using nitric acid in a closed container, and then diluted appropriately and the amount of sulfur is measured using ICP-OES. . The value calculated by dividing by the absolute dry mass of the fibrous cellulose tested is defined as the amount of sulfur oxoacid groups in the fibrous cellulose (unit: mmol/g).
<微細繊維状セルロースの製造工程>
<繊維原料>
微細繊維状セルロースは、セルロースを含む繊維原料から製造される。セルロースを含む繊維原料としては、特に限定されないが、入手しやすく安価である点からパルプを用いることが好ましい。パルプとしては、たとえば木材パルプ、非木材パルプ、および脱墨パルプが挙げられる。木材パルプとしては、特に限定されないが、たとえば広葉樹クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)、サルファイトパルプ(SP)、溶解パルプ(DP)、ソーダパルプ(AP)、未晒しクラフトパルプ(UKP)および酸素漂白クラフトパルプ(OKP)等の化学パルプ、セミケミカルパルプ(SCP)およびケミグラウンドウッドパルプ(CGP)等の半化学パルプ、砕木パルプ(GP)およびサーモメカニカルパルプ(TMP、BCTMP)等の機械パルプ等が挙げられる。非木材パルプとしては、特に限定されないが、たとえばコットンリンターおよびコットンリント等の綿系パルプ、麻、麦わらおよびバガス等の非木材系パルプが挙げられる。脱墨パルプとしては、特に限定されないが、たとえば古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられる。本実施態様のパルプは上記の1種を単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。上記パルプの中でも、入手のしやすさという観点からは、たとえば木材パルプおよび脱墨パルプが好ましい。また、木材パルプの中でも、セルロース比率が大きく解繊処理時の微細繊維状セルロースの収率が高い観点や、パルプ中のセルロースの分解が小さく軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースが得られる観点から、たとえば化学パルプがより好ましく、クラフトパルプ、サルファイトパルプがさらに好ましい。なお、軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースを用いると粘度が高くなる傾向がある。
<Production process of fine fibrous cellulose>
<Fiber raw materials>
Fine fibrous cellulose is produced from a fibrous raw material containing cellulose. The fiber raw material containing cellulose is not particularly limited, but it is preferable to use pulp because it is easily available and inexpensive. Pulps include, for example, wood pulp, non-wood pulp, and deinked pulp. Examples of wood pulp include, but are not limited to, hardwood kraft pulp (LBKP), softwood kraft pulp (NBKP), sulfite pulp (SP), dissolving pulp (DP), soda pulp (AP), and unbleached kraft pulp (UKP). ) and chemical pulp such as oxygen bleached kraft pulp (OKP), semi-chemical pulp such as semi-chemical pulp (SCP) and chemical ground wood pulp (CGP), ground wood pulp (GP) and thermomechanical pulp (TMP, BCTMP), etc. Examples include mechanical pulp. Examples of the non-wood pulp include, but are not particularly limited to, cotton-based pulps such as cotton linters and cotton lint, and non-wood-based pulps such as hemp, wheat straw, and bagasse. Deinked pulp is not particularly limited, but includes, for example, deinked pulp made from waste paper. The pulp of this embodiment may be used alone or in combination of two or more of the above. Among the above-mentioned pulps, wood pulp and deinked pulp are preferable from the viewpoint of easy availability. In addition, among wood pulps, the cellulose ratio is high and the yield of fine fibrous cellulose during fibrillation treatment is high, and the decomposition of cellulose in the pulp is small and long fiber fine fibrous cellulose with a large axial ratio can be obtained. From this point of view, for example, chemical pulp is more preferred, and kraft pulp and sulfite pulp are even more preferred. Note that when long fiber fine fibrous cellulose with a large axial ratio is used, the viscosity tends to increase.
セルロースを含む繊維原料としては、たとえばホヤ類に含まれるセルロースや、酢酸菌が生成するバクテリアセルロースを利用することもできる。また、セルロースを含む繊維原料に代えて、キチン、キトサンなどの直鎖型の含窒素多糖高分子が形成する繊維を用いることもできる。 As the fiber raw material containing cellulose, for example, cellulose contained in sea squirts or bacterial cellulose produced by acetic acid bacteria can also be used. Further, instead of the fiber raw material containing cellulose, fibers formed from linear nitrogen-containing polysaccharide polymers such as chitin and chitosan can also be used.
<リンオキソ酸基導入工程>
繊維状セルロースの製造工程は、無機オキソ酸基導入工程を含む。無機オキソ酸基導入工程としては、例えば、リンオキソ酸基導入工程が挙げられる。リンオキソ酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料が有する水酸基と反応することで、リンオキソ酸基を導入できる化合物から選択される少なくとも1種の化合物(以下、「化合物A」ともいう)を、セルロースを含む繊維原料に作用させる工程である。この工程により、リンオキソ酸基導入繊維が得られることとなる。
<Phosphorus oxoacid group introduction step>
The manufacturing process of fibrous cellulose includes a step of introducing an inorganic oxoacid group. Examples of the step of introducing an inorganic oxoacid group include a step of introducing a phosphorus oxoacid group. In the step of introducing phosphorus oxoacid groups, at least one compound selected from compounds capable of introducing phosphorus oxoacid groups (hereinafter also referred to as "compound A") is added to cellulose by reacting with hydroxyl groups possessed by fiber raw materials containing cellulose. This is a process of acting on fiber raw materials containing. Through this step, fibers introduced with phosphorus oxo acid groups are obtained.
本実施形態に係るリンオキソ酸基導入工程では、セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応を、尿素及びその誘導体から選択される少なくとも1種(以下、「化合物B」ともいう)の存在下で行ってもよい。一方で、化合物Bが存在しない状態において、セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応を行ってもよい。 In the phosphorus oxoacid group introduction step according to the present embodiment, a reaction between a cellulose-containing fiber raw material and compound A is performed in the presence of at least one selected from urea and its derivatives (hereinafter also referred to as "compound B"). You can. On the other hand, the cellulose-containing fiber raw material and compound A may be reacted in the absence of compound B.
化合物Aを化合物Bとの共存下で繊維原料に作用させる方法の一例としては、乾燥状態、湿潤状態またはスラリー状の繊維原料に対して、化合物Aと化合物Bを混合する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料を用いることが好ましく、特に乾燥状態の繊維原料を用いることが好ましい。繊維原料の形態は、特に限定されないが、たとえば綿状や薄いシート状であることが好ましい。化合物Aおよび化合物Bは、それぞれ粉末状または溶媒に溶解させた溶液状または融点以上まで加熱して溶融させた状態で繊維原料に添加する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、溶媒に溶解させた溶液状、特に水溶液の状態で添加することが好ましい。また、化合物Aと化合物Bは繊維原料に対して同時に添加してもよく、別々に添加してもよく、混合物として添加してもよい。化合物Aと化合物Bの添加方法としては、特に限定されないが、化合物Aと化合物Bが溶液状の場合は、繊維原料を溶液内に浸漬し吸液させたのちに取り出してもよいし、繊維原料に溶液を滴下してもよい。また、必要量の化合物Aと化合物Bを繊維原料に添加してもよいし、過剰量の化合物Aと化合物Bをそれぞれ繊維原料に添加した後に、圧搾や濾過によって余剰の化合物Aと化合物Bを除去してもよい。 An example of a method for causing compound A to act on a fiber raw material in the coexistence of compound B includes a method of mixing compound A and compound B with respect to a fiber raw material in a dry state, a wet state, or a slurry state. Among these, it is preferable to use dry or wet fiber raw materials, and it is particularly preferable to use dry fiber raw materials, since the reaction uniformity is high. The form of the fiber raw material is not particularly limited, but it is preferably cotton-like or thin sheet-like, for example. Compound A and compound B may be added to the fiber raw material in the form of a powder, a solution dissolved in a solvent, or a melted state by heating to a temperature higher than the melting point. Among these, it is preferable to add them in the form of a solution dissolved in a solvent, particularly an aqueous solution, since the reaction is highly uniform. Moreover, compound A and compound B may be added to the fiber raw material simultaneously, may be added separately, or may be added as a mixture. The method of adding Compound A and Compound B is not particularly limited, but if Compound A and Compound B are in the form of a solution, the fiber raw material may be immersed in the solution and taken out after absorption; The solution may be added dropwise. Alternatively, the necessary amounts of Compound A and Compound B may be added to the fiber raw material, or after adding excessive amounts of Compound A and Compound B to the fiber raw material, excess Compound A and Compound B may be removed by compression or filtration. May be removed.
本実施態様で使用する化合物Aとしては、リン原子を有し、セルロースとエステル結合を形成可能な化合物であればよく、リン酸もしくはその塩、亜リン酸もしくはその塩、脱水縮合リン酸もしくはその塩、無水リン酸(五酸化二リン)などが挙げられるが特に限定されない。リン酸としては、種々の純度のものを使用することができ、たとえば100%リン酸(正リン酸)や85%リン酸を使用することができる。亜リン酸としては、99%亜リン酸(ホスホン酸)が挙げられる。脱水縮合リン酸は、リン酸が脱水反応により2分子以上縮合したものであり、例えばピロリン酸、ポリリン酸等を挙げることができる。リン酸塩、亜リン酸塩、脱水縮合リン酸塩としては、リン酸、亜リン酸または脱水縮合リン酸のリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などが挙げられ、これらは種々の中和度とすることができる。これらのうち、リン酸基の導入効率が高く、後述する解繊工程で解繊効率がより向上しやすく、低コストであり、かつ工業的に適用しやすい観点から、リン酸、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩、リン酸のアンモニウム塩または亜リン酸、亜リン酸のナトリウム塩、亜リン酸のカリウム塩、亜リン酸のアンモニウム塩が好ましく、リン酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素アンモニウム、または亜リン酸、亜リン酸ナトリウムがより好ましい。 The compound A used in this embodiment may be any compound having a phosphorus atom and capable of forming an ester bond with cellulose, such as phosphoric acid or its salt, phosphorous acid or its salt, dehydrated condensed phosphoric acid or its salt. Examples include salts, phosphoric anhydride (diphosphorus pentoxide), etc., but are not particularly limited. Phosphoric acid of various purity can be used, for example, 100% phosphoric acid (orthophosphoric acid) or 85% phosphoric acid. Examples of phosphorous acid include 99% phosphorous acid (phosphonic acid). Dehydrated condensed phosphoric acid is one in which two or more molecules of phosphoric acid are condensed through a dehydration reaction, and examples include pyrophosphoric acid and polyphosphoric acid. Examples of phosphates, phosphites, and dehydrated condensed phosphates include lithium salts, sodium salts, potassium salts, and ammonium salts of phosphoric acid, phosphorous acid, or dehydrated condensed phosphoric acid, which are It can be made into peace. Among these, phosphoric acid, sodium phosphate Salts, potassium salts of phosphoric acid, ammonium salts of phosphoric acid or phosphorous acid, sodium salts of phosphorous acid, potassium salts of phosphorous acid, ammonium salts of phosphorous acid are preferred; phosphoric acid, sodium dihydrogen phosphate, More preferred are disodium hydrogen phosphate, ammonium dihydrogen phosphate, phosphorous acid, and sodium phosphite.
繊維原料に対する化合物Aの添加量は、特に限定されないが、たとえば化合物Aの添加量をリン原子量に換算した場合において、繊維原料(絶乾質量)に対するリン原子の添加量が0.5質量%以上100質量%以下となることが好ましく、1質量%以上50質量%以下となることがより好ましく、2質量%以上30質量%以下となることがさらに好ましい。繊維原料に対するリン原子の添加量を上記範囲内とすることにより、繊維状セルロースの収率をより向上させることができる。一方で、繊維原料に対するリン原子の添加量を上記上限値以下とすることにより、収率向上の効果とコストのバランスをとることができる。 The amount of compound A added to the fiber raw material is not particularly limited, but for example, when the amount of compound A added is converted to phosphorus atomic weight, the amount of phosphorus atoms added to the fiber raw material (absolute dry mass) is 0.5% by mass or more. The content is preferably 100% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less, and even more preferably 2% by mass or more and 30% by mass or less. By controlling the amount of phosphorus atoms added to the fiber raw material within the above range, the yield of fibrous cellulose can be further improved. On the other hand, by controlling the amount of phosphorus atoms added to the fiber raw material to be equal to or less than the above upper limit, it is possible to balance the yield improvement effect and cost.
本実施態様で使用する化合物Bは、上述のとおり尿素及びその誘導体から選択される少なくとも1種である。化合物Bとしては、たとえば尿素、ビウレット、1-フェニル尿素、1-ベンジル尿素、1-メチル尿素、および1-エチル尿素などが挙げられる。
反応の均一性を向上させる観点から、化合物Bは水溶液として用いることが好ましい。また、反応の均一性をさらに向上させる観点からは、化合物Aと化合物Bの両方が溶解した水溶液を用いることが好ましい。
Compound B used in this embodiment is at least one selected from urea and its derivatives as described above. Examples of compound B include urea, biuret, 1-phenylurea, 1-benzylurea, 1-methylurea, and 1-ethylurea.
From the viewpoint of improving the uniformity of the reaction, compound B is preferably used as an aqueous solution. Moreover, from the viewpoint of further improving the uniformity of the reaction, it is preferable to use an aqueous solution in which both compound A and compound B are dissolved.
繊維原料(絶乾質量)に対する化合物Bの添加量は、特に限定されないが、たとえば1質量%以上500質量%以下であることが好ましく、10質量%以上400質量%以下であることがより好ましく、100質量%以上350質量%以下であることがさらに好ましい。 The amount of compound B added to the fiber raw material (absolute dry mass) is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more and 500% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 400% by mass or less, It is more preferably 100% by mass or more and 350% by mass or less.
セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応においては、化合物Bの他に、たとえばアミド類またはアミン類を反応系に含んでもよい。アミド類としては、たとえばホルムアミド、ジメチルホルムアミド、アセトアミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。アミン類としては、たとえばメチルアミン、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。これらの中でも、特にトリエチルアミンは良好な反応触媒として働くことが知られている。 In the reaction of the cellulose-containing fiber raw material and compound A, in addition to compound B, for example, amides or amines may be included in the reaction system. Examples of amides include formamide, dimethylformamide, acetamide, dimethylacetamide, and the like. Examples of amines include methylamine, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, pyridine, ethylenediamine, and hexamethylenediamine. Among these, triethylamine is known to act as a particularly good reaction catalyst.
リンオキソ酸基導入工程においては、繊維原料に化合物A等を添加又は混合した後、当該繊維原料に対して加熱処理を施すことが好ましい。加熱処理温度としては、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、リンオキソ酸基を効率的に導入できる温度を選択することが好ましい。加熱処理温度は、たとえば50℃以上300℃以下であることが好ましく、100℃以上250℃以下であることがより好ましく、130℃以上200℃以下であることがさらに好ましい。また、加熱処理には、種々の熱媒体を有する機器を利用することができ、たとえば撹拌乾燥装置、回転乾燥装置、円盤乾燥装置、ロール型加熱装置、プレート型加熱装置、流動層乾燥装置、バンド型乾燥装置、ろ過乾燥装置、振動流動乾燥装置、気流乾燥装置、減圧乾燥装置、赤外線加熱装置、遠赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置、高周波乾燥装置を用いることができる。 In the phosphorus oxoacid group introduction step, it is preferable to heat-treat the fiber raw material after adding or mixing compound A and the like to the fiber raw material. As the heat treatment temperature, it is preferable to select a temperature at which phosphorus oxo acid groups can be efficiently introduced while suppressing thermal decomposition and hydrolysis reactions of the fibers. The heat treatment temperature is, for example, preferably 50°C or more and 300°C or less, more preferably 100°C or more and 250°C or less, and even more preferably 130°C or more and 200°C or less. In addition, for heat treatment, equipment having various heat media can be used, such as a stirring dryer, a rotary dryer, a disc dryer, a roll type heating device, a plate type heating device, a fluidized bed dryer, and a band dryer. A mold dryer, a filtration dryer, a vibration fluid dryer, a flash dryer, a vacuum dryer, an infrared heating device, a far infrared heating device, a microwave heating device, and a high frequency drying device can be used.
本実施形態に係る加熱処理においては、たとえば薄いシート状の繊維原料に化合物Aを含浸等の方法により添加した後、加熱する方法や、ニーダー等で繊維原料と化合物Aを混練又は撹拌しながら加熱する方法を採用することができる。これにより、繊維原料における化合物Aの濃度ムラを抑制して、繊維原料に含まれるセルロース繊維表面へより均一にリンオキソ酸基を導入することが可能となる。これは、乾燥に伴い水分子が繊維原料表面に移動する際、溶存する化合物Aが表面張力によって水分子に引き付けられ、同様に繊維原料表面に移動してしまう(すなわち、化合物Aの濃度ムラを生じてしまう)ことを抑制できることに起因するものと考えられる。 In the heat treatment according to this embodiment, for example, the compound A is added to a thin sheet-like fiber raw material by a method such as impregnation, and then heated, or the fiber raw material and compound A are heated while kneading or stirring with a kneader or the like. A method can be adopted. This makes it possible to suppress uneven concentration of compound A in the fiber raw material and more uniformly introduce phosphorus oxoacid groups onto the surface of the cellulose fibers contained in the fiber raw material. This is because when water molecules move to the surface of the fiber raw material during drying, the dissolved compound A is attracted to the water molecules by surface tension and similarly moves to the surface of the fiber raw material (in other words, the concentration unevenness of compound A is reduced). This is thought to be due to the fact that this can be suppressed.
また、加熱処理に用いる加熱装置は、たとえばスラリーが保持する水分、及び化合物Aと繊維原料中のセルロース等が含む水酸基等との脱水縮合(リン酸エステル化)反応に伴って生じる水分、を常に装置系外に排出できる装置であることが好ましい。このような加熱装置としては、例えば送風方式のオーブン等が挙げられる。装置系内の水分を常に排出することにより、リン酸エステル化の逆反応であるリン酸エステル結合の加水分解反応を抑制できることに加えて、繊維中の糖鎖の酸加水分解を抑制することもできる。このため、軸比の高い繊維状セルロースを得ることが可能となる。 In addition, the heating device used for the heat treatment constantly removes, for example, the water retained in the slurry and the water generated due to the dehydration condensation (phosphate esterification) reaction between Compound A and hydroxyl groups contained in cellulose, etc. in the fiber raw material. Preferably, the device is capable of being discharged outside the device system. Examples of such a heating device include a blower type oven and the like. By constantly draining water from the equipment system, it is possible to suppress the hydrolysis reaction of phosphate ester bonds, which is the reverse reaction of phosphoric acid esterification, and also to suppress acid hydrolysis of sugar chains in fibers. can. Therefore, it becomes possible to obtain fibrous cellulose with a high axial ratio.
加熱処理の時間は、たとえば繊維原料から実質的に水分が除かれてから1秒以上300分以下であることが好ましく、1秒以上1000秒以下であることがより好ましく、10秒以上800秒以下であることがさらに好ましい。本実施形態では、加熱温度と加熱時間を適切な範囲とすることにより、リンオキソ酸基の導入量を好ましい範囲内とすることができる。 The heat treatment time is preferably 1 second or more and 300 minutes or less, more preferably 1 second or more and 1000 seconds or less, and 10 seconds or more and 800 seconds or less after water is substantially removed from the fiber raw material, for example. It is more preferable that In this embodiment, by setting the heating temperature and heating time within appropriate ranges, the amount of phosphorus oxo acid groups introduced can be within a preferable range.
リンオキソ酸基導入工程は、少なくとも1回行えば良いが、2回以上繰り返して行うこともできる。2回以上のリンオキソ酸基導入工程を行うことにより、繊維原料に対して多くのリンオキソ酸基を導入することができる。 The step of introducing a phosphorus oxoacid group may be carried out at least once, but it can also be carried out twice or more. By performing the phosphorus oxo acid group introduction step twice or more, a large number of phosphorus oxo acid groups can be introduced into the fiber raw material.
繊維原料に対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることが特に好ましい。また、繊維原料に対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば繊維状セルロース1g(質量)あたり5.20mmol/g以下であることが好ましく、3.65mmol/g以下であることがより好ましく、3.00mmol/g以下であることがさらに好ましい。リンオキソ酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維状セルロースに導入される対イオンの導入量を適切な範囲にコントロールすることが容易となり、その結果、有機溶媒に対する繊維状セルロースの分散性をより効果的に高めることができる。 The amount of phosphorus oxo acid groups introduced into the fiber raw material is preferably 0.10 mmol/g or more, more preferably 0.20 mmol/g or more, and 0.50 mmol/g per 1 g (mass) of fibrous cellulose. It is more preferably at least 1.00 mmol/g, particularly preferably at least 1.00 mmol/g. Further, the amount of phosphorus oxo acid groups introduced into the fiber raw material is preferably 5.20 mmol/g or less, more preferably 3.65 mmol/g or less, and 3.00 mmol/g per 1 g (mass) of fibrous cellulose. It is more preferable that it is below /g. By setting the amount of phosphorus oxo acid groups introduced within the above range, it becomes easy to control the amount of counter ions introduced into the fibrous cellulose within an appropriate range, and as a result, the dispersion of the fibrous cellulose in the organic solvent is improved. You can improve your sex more effectively.
<硫黄オキソ酸基導入工程>
繊維状セルロースの製造工程は、無機オキソ酸基導入工程を含む。無機オキソ酸基導入工程としては、例えば、硫黄オキソ酸基導入工程が挙げられる。硫黄オキソ酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料が有する水酸基と硫黄オキソ酸が反応することで、硫黄オキソ酸基を有するセルロース繊維(硫黄オキソ酸基導入繊維)を得ることができる。
<Sulfur oxoacid group introduction step>
The manufacturing process of fibrous cellulose includes a step of introducing an inorganic oxoacid group. Examples of the inorganic oxoacid group introduction step include a sulfur oxoacid group introduction step. In the sulfur oxoacid group introduction step, cellulose fibers having sulfur oxoacid groups (sulfur oxoacid group-introduced fibers) can be obtained by reacting the hydroxyl groups of the fiber raw material containing cellulose with the sulfur oxoacid.
硫黄オキソ酸基導入工程では、上述した<リンオキソ酸基導入工程>における化合物Aに代えて、セルロースを含む繊維原料が有する水酸基と反応することで、硫黄オキソ酸基を導入できる化合物から選択される少なくとも1種の化合物(以下、「化合物C」ともいう)を用いる。化合物Cとしては、硫黄原子を有し、セルロースとエステル結合を形成可能な化合物であればよく、硫酸(ホスホン酸)もしくはその塩、亜硫酸もしくはその塩、硫酸アミドなどが挙げられるが特に限定されない。硫酸(ホスホン酸)としては、種々の純度のものを使用することができ、たとえば96%硫酸(濃硫酸)を使用することができる。亜硫酸としては、5%亜硫酸水が挙げられる。硫酸塩又は亜硫酸塩としては、硫酸塩又は亜硫酸塩のリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などが挙げられ、これらは種々の中和度とすることができる。硫酸アミドとしては、スルファミン酸などを使用することができる。硫黄オキソ酸基導入工程では、上述した<リンオキソ酸基導入工程>における化合物Bを同様に用いることが好ましい。 In the sulfur oxoacid group introduction step, instead of compound A in the <phosphorus oxoacid group introduction step> described above, a compound is selected from compounds that can introduce sulfur oxoacid groups by reacting with the hydroxyl groups possessed by the fiber raw material containing cellulose. At least one type of compound (hereinafter also referred to as "compound C") is used. Compound C may be any compound that has a sulfur atom and is capable of forming an ester bond with cellulose, and includes, but is not particularly limited to, sulfuric acid (phosphonic acid) or its salt, sulfurous acid or its salt, sulfuric acid amide, and the like. Sulfuric acid (phosphonic acid) of various purity can be used, for example, 96% sulfuric acid (concentrated sulfuric acid) can be used. Examples of sulfite include 5% sulfite water. Examples of the sulfate or sulfite include lithium, sodium, potassium, and ammonium salts of sulfate or sulfite, which can have various degrees of neutralization. As the sulfuric acid amide, sulfamic acid or the like can be used. In the sulfur oxo acid group introduction step, it is preferable to use the compound B in the above-mentioned <phosphorus oxo acid group introduction step> in the same manner.
硫黄オキソ酸基導入工程においては、セルロース原料に硫黄オキソ酸、並びに、尿素及び/又は尿素誘導体を含む水溶液を混合した後、当該セルロース原料に対して加熱処理を施すことが好ましい。加熱処理温度としては、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、硫黄オキソ酸基を効率的に導入できる温度を選択することが好ましい。加熱処理温度は、100℃以上であることが好ましく、120℃以上であることがより好ましく、150℃以上であることがさらに好ましい。また、加熱処理温度は、300℃以下であることが好ましく、250℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることがさらに好ましい。 In the step of introducing sulfur oxoacid groups, it is preferable that the cellulose raw material is mixed with a sulfur oxoacid and an aqueous solution containing urea and/or a urea derivative, and then subjected to a heat treatment on the cellulose raw material. As the heat treatment temperature, it is preferable to select a temperature at which sulfur oxoacid groups can be efficiently introduced while suppressing thermal decomposition and hydrolysis reactions of the fibers. The heat treatment temperature is preferably 100°C or higher, more preferably 120°C or higher, and even more preferably 150°C or higher. Further, the heat treatment temperature is preferably 300°C or lower, more preferably 250°C or lower, and even more preferably 200°C or lower.
加熱処理工程では、実質的に水分がなくなるまで加熱をすることが好ましい。このため、加熱処理時間は、セルロース原料に含まれる水分量や、硫黄オキソ酸、並びに、尿素及び/又は尿素誘導体を含む水溶液の添加量によって、変動するが、例えば、10秒以上10000秒以下とすることが好ましい。加熱処理には、種々の熱媒体を有する機器を利用することができ、たとえば撹拌乾燥装置、回転乾燥装置、円盤乾燥装置、ロール型加熱装置、プレート型加熱装置、流動層乾燥装置、バンド型乾燥装置、ろ過乾燥装置、振動流動乾燥装置、気流乾燥装置、減圧乾燥装置、赤外線加熱装置、遠赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置、高周波乾燥装置を用いることができる。 In the heat treatment step, it is preferable to heat until water is substantially eliminated. Therefore, the heat treatment time varies depending on the amount of water contained in the cellulose raw material, the amount of sulfur oxoacid, and the aqueous solution containing urea and/or urea derivatives, but for example, it is 10 seconds or more and 10,000 seconds or less. It is preferable to do so. For heat treatment, equipment having various heat media can be used, such as stirring drying equipment, rotary drying equipment, disc drying equipment, roll type heating equipment, plate type heating equipment, fluidized bed drying equipment, and band type drying equipment. A filtration drying device, a vibrating fluidized drying device, a flash drying device, a vacuum drying device, an infrared heating device, a far infrared heating device, a microwave heating device, and a high frequency drying device can be used.
セルロース原料に対する硫黄オキソ酸基の導入量は、0.50mmol/g以上であることが好ましく、0.70mmol/g以上であることがより好ましく、1.00mmol/g以上であることがさらに好ましい。また、セルロース原料に対する硫黄オキソ酸基の導入量は、5.00mmol/g以下であることが好ましく、3.00mmol/g以下であることがより好ましい。硫黄オキソ酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維状セルロースに導入される対イオンの導入量を適切な範囲にコントロールすることが容易となり、その結果、有機溶媒に対する繊維状セルロースの分散性をより効果的に高めることができる。 The amount of sulfur oxoacid group introduced into the cellulose raw material is preferably 0.50 mmol/g or more, more preferably 0.70 mmol/g or more, and even more preferably 1.00 mmol/g or more. Further, the amount of sulfur oxoacid groups introduced into the cellulose raw material is preferably 5.00 mmol/g or less, more preferably 3.00 mmol/g or less. By setting the amount of sulfur oxoacid groups introduced within the above range, it becomes easy to control the amount of counter ions introduced into the fibrous cellulose within an appropriate range, and as a result, the resistance of the fibrous cellulose to organic solvents increases. Dispersibility can be improved more effectively.
<洗浄工程>
本実施形態における繊維状セルロースの製造方法においては、必要に応じて無機オキソ酸基導入繊維に対して洗浄工程を行うことができる。洗浄工程は、たとえば水や有機溶媒により無機オキソ酸基導入繊維を洗浄することにより行われる。また、洗浄工程は後述する各工程の後に行われてもよく、各洗浄工程において実施される洗浄回数は、特に限定されない。
<Cleaning process>
In the method for producing fibrous cellulose in this embodiment, the inorganic oxoacid group-introduced fibers can be subjected to a washing step, if necessary. The washing step is carried out by washing the inorganic oxoacid group-introduced fiber with water or an organic solvent, for example. Further, the cleaning step may be performed after each step described below, and the number of times of cleaning performed in each cleaning step is not particularly limited.
<アルカリ処理工程>
繊維状セルロースを製造する場合、無機オキソ酸基導入工程の後に、繊維原料に対してアルカリ処理を行ってもよい。アルカリ処理の方法としては、特に限定されないが、例えばアルカリ溶液中に、無機オキソ酸基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。
<Alkali treatment process>
When producing fibrous cellulose, the fiber raw material may be subjected to alkali treatment after the inorganic oxoacid group introduction step. The method of alkali treatment is not particularly limited, but includes, for example, a method of immersing the inorganic oxoacid group-introduced fiber in an alkaline solution.
アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、特に限定されず、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。本実施形態においては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムをアルカリ化合物として用いることが好ましい。また、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水または有機溶媒のいずれであってもよい。中でも、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水、またはアルコールに例示される極性有機溶媒などを含む極性溶媒であることが好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒であることがより好ましい。アルカリ溶液としては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウム水溶液、または水酸化カリウム水溶液が好ましい。 The alkaline compound contained in the alkaline solution is not particularly limited, and may be an inorganic alkali compound or an organic alkali compound. In this embodiment, it is preferable to use, for example, sodium hydroxide or potassium hydroxide as the alkaline compound because of its high versatility. Moreover, the solvent contained in the alkaline solution may be either water or an organic solvent. Among these, the solvent contained in the alkaline solution is preferably a polar solvent containing water or a polar organic solvent such as alcohol, and more preferably an aqueous solvent containing at least water. The alkaline solution is preferably, for example, a sodium hydroxide aqueous solution or a potassium hydroxide aqueous solution because of its high versatility.
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の温度は、特に限定されないが、たとえば5℃以上80℃以下であることが好ましく、10℃以上60℃以下であることがより好ましい。アルカリ処理工程における無機オキソ酸基導入繊維のアルカリ溶液への浸漬時間は、特に限定されないが、たとえば5分以上30分以下であることが好ましく、10分以上20分以下であることがより好ましい。アルカリ処理におけるアルカリ溶液の使用量は、特に限定されないが、たとえば無機オキソ酸基導入繊維の絶対乾燥質量に対して100質量%以上100000質量%以下であることが好ましく、1000質量%以上10000質量%以下であることがより好ましい。 The temperature of the alkaline solution in the alkali treatment step is not particularly limited, but is preferably, for example, 5°C or more and 80°C or less, and more preferably 10°C or more and 60°C or less. The immersion time of the inorganic oxoacid group-introduced fibers in the alkaline solution in the alkali treatment step is not particularly limited, but is preferably, for example, 5 minutes or more and 30 minutes or less, and more preferably 10 minutes or more and 20 minutes or less. The amount of the alkaline solution used in the alkaline treatment is not particularly limited, but is preferably 100% by mass or more and 100,000% by mass or less, and 1000% by mass or more and 10,000% by mass based on the absolute dry mass of the inorganic oxoacid group-introduced fiber. It is more preferable that it is below.
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の使用量を減らすために、無機オキソ酸基導入工程の後であってアルカリ処理工程の前に、無機オキソ酸基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄してもよい。アルカリ処理工程の後に解繊処理工程を設ける場合には、解繊処理工程の前には、取り扱い性を向上させる観点から、アルカリ処理を行った無機オキソ酸基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄することが好ましい。 In order to reduce the amount of alkaline solution used in the alkali treatment step, the inorganic oxo acid group-introduced fibers may be washed with water or an organic solvent after the inorganic oxo acid group introduction step and before the alkali treatment step. When a defibration process is provided after the alkali treatment process, the alkali-treated inorganic oxoacid group-introduced fibers are washed with water or an organic solvent before the defibration process to improve handling. It is preferable to do so.
<酸処理工程>
繊維状セルロースを製造する場合、無機オキソ酸基を導入する工程の後に、繊維原料に対して酸処理を行ってもよい。
<Acid treatment process>
When producing fibrous cellulose, the fiber raw material may be subjected to acid treatment after the step of introducing inorganic oxoacid groups.
酸処理の方法としては、特に限定されないが、たとえば酸を含有する酸性液中に無機オキソ酸基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。使用する酸性液の濃度は、特に限定されないが、たとえば10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。また、使用する酸性液のpHは、特に限定されないが、たとえば0以上4以下であることが好ましく、1以上3以下であることがより好ましい。酸性液に含まれる酸としては、たとえば無機酸、スルホン酸、カルボン酸等を用いることができる。無機酸としては、たとえば硫酸、硝酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。スルホン酸としては、たとえばメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられる。カルボン酸としては、たとえばギ酸、酢酸、クエン酸、グルコン酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸等が挙げられる。これらの中でも、塩酸または硫酸を用いることが特に好ましい。 The acid treatment method is not particularly limited, but includes, for example, a method of immersing the inorganic oxoacid group-introduced fiber in an acidic solution containing an acid. The concentration of the acidic liquid used is not particularly limited, but is preferably, for example, 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less. Further, the pH of the acidic liquid used is not particularly limited, but is preferably, for example, 0 or more and 4 or less, more preferably 1 or more and 3 or less. As the acid contained in the acidic liquid, for example, an inorganic acid, a sulfonic acid, a carboxylic acid, etc. can be used. Examples of inorganic acids include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, hypochlorous acid, chlorous acid, chloric acid, perchloric acid, phosphoric acid, and boric acid. Examples of the sulfonic acid include methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and trifluoromethanesulfonic acid. Examples of carboxylic acids include formic acid, acetic acid, citric acid, gluconic acid, lactic acid, oxalic acid, and tartaric acid. Among these, it is particularly preferable to use hydrochloric acid or sulfuric acid.
酸処理における酸溶液の温度は、特に限定されないが、たとえば5℃以上100℃以下が好ましく、20℃以上90℃以下がより好ましい。酸処理における酸溶液への浸漬時間は、特に限定されないが、たとえば5分以上120分以下が好ましく、10分以上60分以下がより好ましい。酸処理における酸溶液の使用量は、特に限定されないが、たとえば無機オキソ酸基導入繊維の絶対乾燥質量に対して100質量%以上100000質量%以下であることが好ましく、1000質量%以上10000質量%以下であることがより好ましい。 The temperature of the acid solution in the acid treatment is not particularly limited, but is preferably, for example, 5°C or higher and 100°C or lower, more preferably 20°C or higher and 90°C or lower. The immersion time in the acid solution in the acid treatment is not particularly limited, but is preferably, for example, 5 minutes or more and 120 minutes or less, and more preferably 10 minutes or more and 60 minutes or less. The amount of the acid solution used in the acid treatment is not particularly limited, but for example, it is preferably 100% by mass or more and 100,000% by mass or less, and 1000% by mass or more and 10,000% by mass based on the absolute dry mass of the inorganic oxoacid group-introduced fiber. It is more preferable that it is below.
<解繊処理>
無機オキソ酸基導入繊維を解繊処理工程で解繊処理することにより、微細繊維状セルロースが得られる。解繊処理工程においては、たとえば解繊処理装置を用いることができる。解繊処理装置は、特に限定されないが、たとえば高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、またはビーターなどを使用することができる。上記解繊処理装置の中でも、粉砕メディアの影響が少なく、コンタミネーションのおそれが少ない高速解繊機、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザーを用いことがより好ましい。
<Defibration treatment>
Fine fibrous cellulose is obtained by defibrating the inorganic oxoacid group-introduced fibers in the defibrating process. In the defibration processing step, for example, a defibration processing device can be used. The defibration processing equipment is not particularly limited, but includes, for example, a high-speed defibrator, a grinder (stone mill-type crusher), a high-pressure homogenizer, an ultra-high-pressure homogenizer, a high-pressure collision type crusher, a ball mill, a bead mill, a disc-type refiner, a conical refiner, and a biaxial refiner. A kneader, a vibratory mill, a homomixer under high speed rotation, an ultrasonic disperser, or a beater can be used. Among the above-mentioned defibration processing devices, it is more preferable to use a high-speed defibrator, a high-pressure homogenizer, and an ultra-high-pressure homogenizer, which are less affected by the crushing media and have less risk of contamination.
解繊処理工程においては、たとえば無機オキソ酸基導入繊維を、分散媒により希釈してスラリー状にすることが好ましい。分散媒としては、水、および極性有機溶媒などの有機溶媒から選択される1種または2種以上を使用することができる。極性有機溶媒としては、特に限定されないが、たとえばアルコール類、多価アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、非プロトン性極性溶媒等が好ましい。アルコール類としては、たとえばメタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、イソブチルアルコール等が挙げられる。多価アルコール類としては、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)等が挙げられる。エーテル類としては、たとえばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノn-ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。エステル類としては、たとえば酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。非プロトン性極性溶媒としてはジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチル-2-ピロリジノン(NMP)等が挙げられる。 In the fibrillation treatment step, for example, it is preferable to dilute the inorganic oxoacid group-introduced fibers with a dispersion medium to form a slurry. As the dispersion medium, one or more types selected from water and organic solvents such as polar organic solvents can be used. The polar organic solvent is not particularly limited, but preferably includes alcohols, polyhydric alcohols, ketones, ethers, esters, aprotic polar solvents, and the like. Examples of alcohols include methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, and isobutyl alcohol. Examples of polyhydric alcohols include ethylene glycol, propylene glycol, and glycerin. Examples of ketones include acetone and methyl ethyl ketone (MEK). Examples of the ethers include diethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono-n-butyl ether, and propylene glycol monomethyl ether. Examples of esters include ethyl acetate and butyl acetate. Examples of the aprotic polar solvent include dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), and N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP).
解繊処理時の繊維状セルロースの固形分濃度は適宜設定できる。また、無機オキソ酸基導入繊維を分散媒に分散させて得たスラリー中には、例えば水素結合性のある尿素などの無機オキソ酸基導入繊維以外の固形分が含まれていてもよい。 The solid content concentration of the fibrous cellulose during the defibration treatment can be set as appropriate. Further, the slurry obtained by dispersing the inorganic oxoacid group-introduced fibers in a dispersion medium may contain solid content other than the inorganic oxoacid group-introduced fibers, such as urea having hydrogen bonding properties.
(有機ホスホニウムイオン)
繊維状セルロースは、無機オキソ酸基又は無機オキソ酸基に由来する置換基の対イオンとして有機ホスホニウムイオンを有する。なお、本実施形態において、少なくとも一部の有機ホスホニウムイオンは、繊維状セルロースの対イオンとして存在しているが、後述するような繊維状セルロース含有物中には、遊離した有機ホスホニウムイオンが存在していてもよい。なお、有機ホスホニウムイオンは、繊維状セルロースと共有結合を形成するものではない。
(Organic phosphonium ion)
Fibrous cellulose has an organic phosphonium ion as a counter ion to an inorganic oxoacid group or a substituent derived from an inorganic oxoacid group. Note that in this embodiment, at least some organic phosphonium ions exist as counter ions of fibrous cellulose, but free organic phosphonium ions do not exist in the fibrous cellulose-containing material as described below. You can leave it there. Note that the organic phosphonium ion does not form a covalent bond with fibrous cellulose.
有機ホスホニウムイオンは、下記(a)及び(b)から選択される少なくとも一方の条件を満たすものであることが好ましい。
(a)炭素数が5以上の炭化水素基を含む。
(b)総炭素数が17以上である。
すなわち、繊維状セルロースは、炭素数が5以上の炭化水素基を含む有機ホスホニウムイオン、及び総炭素数が17以上の有機ホスホニウムイオンから選択される少なくとも一方を、無機オキソ酸基の対イオンとして含むことが好ましい。有機ホスホニウムイオンを、上記(a)及び(b)から選択される少なくとも一方の条件を満たすものとすることにより、繊維状セルロースの有機溶媒に対する分散性をより効果的に高めることができる。
The organic phosphonium ion preferably satisfies at least one of the conditions selected from (a) and (b) below.
(a) Contains a hydrocarbon group having 5 or more carbon atoms.
(b) The total number of carbon atoms is 17 or more.
That is, the fibrous cellulose contains at least one selected from an organic phosphonium ion containing a hydrocarbon group having a carbon number of 5 or more and an organic phosphonium ion having a total carbon number of 17 or more as a counter ion to an inorganic oxoacid group. It is preferable. By using an organic phosphonium ion that satisfies at least one of the conditions selected from (a) and (b) above, the dispersibility of fibrous cellulose in an organic solvent can be more effectively improved.
炭素数が5以上の炭化水素基は、炭素数が5以上のアルキル基又は炭素数が5以上のアルキレン基であることが好ましく、炭素数が6以上のアルキル基又は炭素数が6以上のアルキレン基であることがより好ましく、炭素数が7以上のアルキル基又は炭素数が7以上のアルキレン基であることがさらに好ましく、炭素数が10以上のアルキル基又は炭素数が10以上のアルキレン基であることが特に好ましい。中でも、有機ホスホニウムイオンは炭素数が5以上のアルキル基を有するものであることが好ましく、炭素数が5以上のアルキル基を含み、かつ総炭素数が17以上の有機ホスホニウムイオンであることがより好ましい。 The hydrocarbon group having 5 or more carbon atoms is preferably an alkyl group having 5 or more carbon atoms or an alkylene group having 5 or more carbon atoms, and an alkyl group having 6 or more carbon atoms or an alkylene group having 6 or more carbon atoms. A group is more preferable, an alkyl group having 7 or more carbon atoms or an alkylene group having 7 or more carbon atoms is even more preferable, an alkyl group having 10 or more carbon atoms or an alkylene group having 10 or more carbon atoms. It is particularly preferable that there be. Among these, the organic phosphonium ion is preferably one having an alkyl group having 5 or more carbon atoms, and more preferably an organic phosphonium ion containing an alkyl group having 5 or more carbon atoms and having a total carbon number of 17 or more. preferable.
有機ホスホニウムイオンは、下記一般式(A)で表される有機ホスホニウムイオンであることが好ましい。 The organic phosphonium ion is preferably an organic phosphonium ion represented by the following general formula (A).
上記一般式(A)中、Mはリン原子であり、R1~R4は、それぞれ独立に水素原子又は有機基を表す。但し、R1~R4の少なくとも1つは、炭素数が5以上の有機基であるか、R1~R4の炭素数の合計が17以上であることが好ましく、R1~R4の少なくとも1つが炭素数が5以上のアルキル基であり、かつR1~R4の炭素数の合計が17以上であることが好ましい。 In the above general formula (A), M is a phosphorus atom, and R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or an organic group. However, it is preferable that at least one of R 1 to R 4 is an organic group having 5 or more carbon atoms, or the total number of carbon atoms of R 1 to R 4 is 17 or more; Preferably, at least one is an alkyl group having 5 or more carbon atoms, and the total number of carbon atoms of R 1 to R 4 is 17 or more.
このような有機ホスホニウムイオンとしては、例えば、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムイオン、トリブチルドデシルホスホニウムイオン、トリブチルヘキサデシルホスホニウムイオン、トリブチル-n-オクチルホスホニウムイオン、トリブチルヘキシルホスホニウムイオン、テトラ-n-オクチルホスホニウムイオン、トリ-n-オクチルホスホニウムイオン、ラウリルトリメチルホスホニウムイオン、セチルトリメチルホスホニウムイオン、ステアリルトリメチルホスホニウムイオン、オクチルジメチルエチルホスホニウムイオン、ラウリルジメチルエチルホスホニウムイオン、ジデシルジメチルホスホニウムイオン、ラウリルジメチルベンジルホスホニウムイオン、トリブチルベンジルホスホニウムイオン、メチルトリ-n-オクチルホスホニウムイオン、ヘキシルホスホニウムイオン、n-オクチルホスホニウムイオン、ドデシルホスホニウムイオン、テトラデシルホスホニウムイオン、ヘキサデシルホスホニウムイオン、ステアリルホスホニウムイオン、ジメチルドデシルホスホニウムイオン、ジメチルテトラデシルホスホニウムイオン、ジメチルヘキサデシルホスホニウムイオン、ジメチル-n-オクタデシルホスホニウムイオン、ジヘキシルホスホニウムイオン、ジ(2-エチルヘキシル)ホスホニウムイオン、ジーn-オクチルホスホニウムイオン、ジデシルホスホニウムイオン、ジドデシルホスホニウムイオン、ジデシルメチルホスホニウムイオン、ジドデシルメチルホスホニウムイオン、ポリオキシエチレンドデシルホスホニウムイオン、アルキルジメチルベンジルホスホニウムイオン、ジ-n-アルキルジメチルホスホニウムイオン、ベヘニルトリメチルホスホニウムイオン、テトラフェニルホスホニウムイオン、テトラオクチルホスホニウムイオン、アセトニルトリフェニルホスホニウムイオン、アリルトリフェニルホスホニウムイオン、アミルトリフェニルホスホニウムイオン、ベンジルトリフェニルホスホニウムイオン、ブチルトリフェニルホスホニウムイオン、エチルトリフェニルホスホニウムイオン、メチルトリフェニルホスホニウムイオン、イソプロピルトリフェニルホスホニウムイオン、ヘキシルトリフェニルホスホニウムイオン、トリフェニルプロピルホスホニウムイオン、トリフェニルテトラデシルホスホニウムイオン、ジフェニルプロピルホスホニウムイオン、トリフェニルホスホニウムイオン、トリシクロヘキシルホスホニウムイオン、トリ-n-オクチルホスホニウムイオン等を挙げることができる。中でも、有機ホスホニウムイオンは、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムイオン(THTP+)又はトリブチルドデシルホスホニウムイオン(TBDP+)であることが好ましい。 Examples of such organic phosphonium ions include trihexyltetradecylphosphonium ion, tributyldodecylphosphonium ion, tributylhexadecylphosphonium ion, tributyl-n-octylphosphonium ion, tributylhexylphosphonium ion, tetra-n-octylphosphonium ion, Tri-n-octylphosphonium ion, lauryltrimethylphosphonium ion, cetyltrimethylphosphonium ion, stearyltrimethylphosphonium ion, octyldimethylethylphosphonium ion, lauryldimethylethylphosphonium ion, didecyldimethylphosphonium ion, lauryldimethylbenzylphosphonium ion, tributylbenzylphosphonium ion ion, methyltri-n-octylphosphonium ion, hexylphosphonium ion, n-octylphosphonium ion, dodecylphosphonium ion, tetradecylphosphonium ion, hexadecylphosphonium ion, stearylphosphonium ion, dimethyldodecylphosphonium ion, dimethyltetradecylphosphonium ion, dimethyl hexadecylphosphonium ion, dimethyl-n-octadecylphosphonium ion, dihexylphosphonium ion, di(2-ethylhexyl)phosphonium ion, di-n-octylphosphonium ion, didecylphosphonium ion, didodecylphosphonium ion, didecylmethylphosphonium ion, Dodecylmethylphosphonium ion, polyoxyethylenedodecylphosphonium ion, alkyldimethylbenzylphosphonium ion, di-n-alkyldimethylphosphonium ion, behenyltrimethylphosphonium ion, tetraphenylphosphonium ion, tetraoctylphosphonium ion, acetonyltriphenylphosphonium ion, allyl Triphenylphosphonium ion, amyltriphenylphosphonium ion, benzyltriphenylphosphonium ion, butyltriphenylphosphonium ion, ethyltriphenylphosphonium ion, methyltriphenylphosphonium ion, isopropyltriphenylphosphonium ion, hexyltriphenylphosphonium ion, triphenylpropyl Examples include phosphonium ion, triphenyltetradecylphosphonium ion, diphenylpropylphosphonium ion, triphenylphosphonium ion, tricyclohexylphosphonium ion, tri-n-octylphosphonium ion, and the like. Among these, the organic phosphonium ion is preferably trihexyltetradecylphosphonium ion (THTP + ) or tributyldodecylphosphonium ion (TBDP + ).
なお、一般式(A)に示した通り、有機ホスホニウムイオンの中心元素は合計4つの基または水素と結合している。上述した有機ホスホニウムイオンの名称で、結合している基が4つ未満である場合、残りは水素原子が結合して有機ホスホニウムイオンを形成している。 Note that, as shown in the general formula (A), the central element of the organic phosphonium ion is bonded to a total of four groups or hydrogen. In the above-mentioned names of organic phosphonium ions, if less than four groups are bonded, the remaining hydrogen atoms are bonded to form an organic phosphonium ion.
有機ホスホニウムイオンがO原子を含む場合、O原子に対するC原子の質量比率(C/O比)は大きいほど好ましく、例えば、C/O>5であることが好ましい。C/O比を5よりも大きくすることにより、繊維状セルロース含有スラリーに、有機ホスホニウムイオンまたは、中和により有機ホスホニウムイオンを形成する化合物を添加した際に、繊維状セルロース濃縮物が得られやすくなる。 When the organic phosphonium ion contains an O atom, the mass ratio of C atoms to O atoms (C/O ratio) is preferably as large as possible; for example, it is preferable that C/O>5. By increasing the C/O ratio to more than 5, a fibrous cellulose concentrate can be easily obtained when organic phosphonium ions or a compound that forms organic phosphonium ions upon neutralization are added to the fibrous cellulose-containing slurry. Become.
有機ホスホニウムイオンの分子量は、2000以下であることが好ましく、1800以下であることがより好ましい。有機ホスホニウムイオンの分子量を上記範囲内とすることにより、繊維状セルロースのハンドリング性を高めることができる。 The molecular weight of the organic phosphonium ion is preferably 2,000 or less, more preferably 1,800 or less. By controlling the molecular weight of the organic phosphonium ion within the above range, the handling properties of the fibrous cellulose can be improved.
有機ホスホニウムイオンの含有量は、繊維状セルロースの全質量に対して1.0質量%以上であることが好ましく、1.5質量%以上であることがより好ましく、2.0質量%以上であることがさらに好ましい。また、有機ホスホニウムイオンの含有量は繊維状セルロースの全質量に対して90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましい。 The content of organic phosphonium ions is preferably 1.0% by mass or more, more preferably 1.5% by mass or more, and 2.0% by mass or more based on the total mass of the fibrous cellulose. It is even more preferable. Further, the content of organic phosphonium ions is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less based on the total mass of the fibrous cellulose.
また、繊維状セルロースにおける有機ホスホニウムイオンの含有量は、繊維状セルロース中に含まれる無機オキソ酸基量に対して、等モル量から2倍モル量であることが好ましいが、特に限定されない。なお、有機ホスホニウムイオンの含有量は、有機ホスホニウムイオンに含まれるリン原子の量を測定することで算出することができる。なお、繊維状セルロースが有機ホスホニウムイオン以外に、リン原子を含む場合は、有機ホスホニウムイオンのみを抽出する方法、例えば、酸による抽出操作などを行ってから、目的の原子の量を測定すればよい。 Further, the content of organic phosphonium ions in the fibrous cellulose is preferably from an equimolar amount to twice the molar amount of the amount of inorganic oxoacid groups contained in the fibrous cellulose, but is not particularly limited. Note that the content of organic phosphonium ions can be calculated by measuring the amount of phosphorus atoms contained in the organic phosphonium ions. In addition, if the fibrous cellulose contains phosphorus atoms in addition to organic phosphonium ions, it is sufficient to perform a method to extract only the organic phosphonium ions, such as extraction with an acid, and then measure the amount of the target atoms. .
(任意成分)
繊維状セルロース分散液は、樹脂をさらに含むものであってもよい。樹脂の種類は特に限定されるものではないが、例えば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を挙げることができる。
(optional ingredient)
The fibrous cellulose dispersion may further contain a resin. Although the type of resin is not particularly limited, examples thereof include thermoplastic resins and thermosetting resins.
樹脂としては、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、塩素系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂、アルコール系樹脂、セルロース誘導体、これらの樹脂の前駆体を挙げることができる。なお、セルロース誘導体としては、たとえば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどを挙げることができる。 Examples of resins include acrylic resin, polycarbonate resin, polyester resin, polyamide resin, silicone resin, fluorine resin, chlorine resin, epoxy resin, melamine resin, phenol resin, polyurethane resin, diallyl phthalate. Examples include resins based on alcohols, cellulose derivatives, and precursors of these resins. Note that examples of cellulose derivatives include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, and hydroxyethyl cellulose.
繊維状セルロース分散液は、樹脂として、樹脂の前駆体を含んでいてもよい。樹脂の前駆体の種類は特に限定されるものではないが、たとえば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂の前駆体を挙げることができる。熱可塑性樹脂の前駆体とは、熱可塑性樹脂を製造するために使用されるモノマーや分子量が比較的低いオリゴマーを意味する。また、熱硬化性樹脂の前駆体とは、光、熱、硬化剤の作用によって重合反応または架橋反応を起こして熱硬化性樹脂を形成しうるモノマーや分子量が比較的低いオリゴマーを意味する。 The fibrous cellulose dispersion may contain a resin precursor as the resin. The type of resin precursor is not particularly limited, but examples include precursors of thermoplastic resins and thermosetting resins. The term "thermoplastic resin precursor" refers to monomers or oligomers having a relatively low molecular weight that are used to produce thermoplastic resins. Further, the term "thermosetting resin precursor" refers to monomers or oligomers with a relatively low molecular weight that can undergo a polymerization reaction or a crosslinking reaction to form a thermosetting resin under the action of light, heat, or a curing agent.
繊維状セルロース分散液は、樹脂として、上述した樹脂種とは別にさらに水溶性高分子を含んでいてもよい。水溶性高分子としては、たとえば、合成水溶性高分子(例えば、カルボキシビニルポリマー、ポリビニルアルコール、メタクリル酸アルキル・アクリル酸コポリマー、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、イソプレングリコール、ヘキシレングリコール、1,3-ブチレングリコール、ポリアクリルアミドなど)、増粘多糖類(例えば、キサンタンガム、グアーガム、タマリンドガム、カラギーナン、ローカストビーンガム、クインスシード、アルギン酸、プルラン、カラギーナン、ペクチンなど)、カチオン化デンプン、生デンプン、酸化デンプン、エーテル化デンプン、エステル化デンプン、アミロース等のデンプン類、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン等のグリセリン類等、ヒアルロン酸、ヒアルロン酸の金属塩等を挙げることができる。 The fibrous cellulose dispersion may further contain a water-soluble polymer as a resin in addition to the above-mentioned resin species. Examples of water-soluble polymers include synthetic water-soluble polymers (e.g., carboxyvinyl polymer, polyvinyl alcohol, alkyl methacrylate/acrylic acid copolymer, polyvinylpyrrolidone, sodium polyacrylate, polyethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene). Glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, isoprene glycol, hexylene glycol, 1,3-butylene glycol, polyacrylamide, etc.), polysaccharide thickeners (e.g. xanthan gum, guar gum, tamarind gum, carrageenan, locust bean gum, quince seed) , alginic acid, pullulan, carrageenan, pectin, etc.), cationized starch, raw starch, oxidized starch, etherified starch, esterified starch, starches such as amylose, glycerin such as glycerin, diglycerin, polyglycerin, etc., hyaluronic acid , metal salts of hyaluronic acid, and the like.
繊維状セルロース分散液中に含まれる樹脂の含有量は、繊維状セルロース分散液中に含まれる固形分の全質量に対して、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることが好ましく、50質量%以下であることがさらに好ましい。 The content of the resin contained in the fibrous cellulose dispersion is preferably 90% by mass or less, and 80% by mass or less, based on the total mass of solids contained in the fibrous cellulose dispersion. is preferable, and more preferably 50% by mass or less.
繊維状セルロース分散液は、さらに他の任意成分を含有していてもよい。任意成分としては、例えば吸湿剤を挙げることができる。吸湿剤としては、例えば、シリカゲル、ゼオライト、アルミナ、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール水溶性酢酸セルロース、ポリエチレングリコール、セピオライト、酸化カルシウム、ケイソウ土、活性炭、活性白土、ホワイトカーボン、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酢酸カリウム、第二リン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム及び吸水性ポリマー等が挙げられる。 The fibrous cellulose dispersion may further contain other optional components. As an optional component, for example, a moisture absorbent can be mentioned. Examples of moisture absorbing agents include silica gel, zeolite, alumina, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol-soluble cellulose acetate, polyethylene glycol, sepiolite, calcium oxide, diatomaceous earth, activated carbon, activated clay, white carbon, calcium chloride, magnesium chloride, potassium acetate. , dibasic sodium phosphate, sodium citrate, and water-absorbing polymers.
さらに、任意成分としては、界面活性剤、有機イオン、カップリング剤、無機層状化合物、無機化合物、レベリング剤、防腐剤、消泡剤、有機系粒子、潤滑剤、帯電防止剤、紫外線防御剤、染料、顔料、安定剤、磁性粉、配向促進剤、可塑剤、分散剤、架橋剤等を挙げることができる。 Furthermore, optional components include surfactants, organic ions, coupling agents, inorganic layered compounds, inorganic compounds, leveling agents, preservatives, antifoaming agents, organic particles, lubricants, antistatic agents, ultraviolet protection agents, Examples include dyes, pigments, stabilizers, magnetic powders, alignment promoters, plasticizers, dispersants, crosslinking agents, and the like.
(繊維状セルロース分散液の製造方法)
繊維状セルロース分散液の製造方法は、上述した解繊工程を経て得られる微細繊維状セルロース含有スラリーに、有機ホスホニウムイオンまたは、中和により有機ホスホニウムイオンを形成する化合物を添加して、繊維状セルロース含有物(濃縮物)を得る工程と、繊維状セルロース含有物(濃縮物)を有機溶媒に分散させる工程と、を含む。
(Method for producing fibrous cellulose dispersion)
A method for producing a fibrous cellulose dispersion is to add organic phosphonium ions or a compound that forms organic phosphonium ions by neutralization to the fine fibrous cellulose-containing slurry obtained through the above-mentioned defibration step. The method includes the steps of obtaining a content (concentrate) and dispersing the fibrous cellulose content (concentrate) in an organic solvent.
繊維状セルロース含有物(濃縮物)を得る工程では、上述した解繊処理工程で得られた微細繊維状セルロース含有スラリーに、上述したような有機ホスホニウムイオンまたは、中和により有機ホスホニウムイオンを形成する化合物を添加する。この際、有機ホスホニウムイオンは、有機ホスホニウムイオンを含有した溶液として添加することが好ましく、有機ホスホニウムイオンを含有した水溶液として添加することがより好ましい。 In the step of obtaining a fibrous cellulose-containing material (concentrate), the above-mentioned organic phosphonium ions or organic phosphonium ions are formed by neutralization in the fine fibrous cellulose-containing slurry obtained in the above-mentioned defibration treatment step. Add compound. At this time, the organic phosphonium ions are preferably added as a solution containing organic phosphonium ions, and more preferably added as an aqueous solution containing organic phosphonium ions.
有機ホスホニウムイオンを含有した水溶液は、通常、有機ホスホニウムイオンと、対イオン(アニオン)を含んでいる。有機ホスホニウムイオンの水溶液を調製する際、有機ホスホニウムイオンと、対応する対イオンが既に塩を形成している場合は、そのまま水に溶解させればよい。有機ホスホニウムイオンの水溶液を調製する際、有機ホスホニウムイオンと、対応する対イオンが既に塩を形成している場合は、水又は熱水に溶解することが好ましい。 An aqueous solution containing organic phosphonium ions usually contains the organic phosphonium ions and a counter ion (anion). When preparing an aqueous solution of organic phosphonium ions, if the organic phosphonium ions and the corresponding counter ions have already formed a salt, it may be dissolved as is in water. When preparing an aqueous solution of organic phosphonium ions, if the organic phosphonium ions and the corresponding counter ions have already formed a salt, it is preferable to dissolve them in water or hot water.
また、有機ホスホニウムイオンは、例えば、トリ-n-オクチルホスフィンなどのように、酸によって中和されて始めて生成する場合もある。この場合、有機ホスホニウムイオンは、中和により有機ホスホニウムイオンを形成する化合物と酸との反応により得られる。この場合、中和に使用する酸としては、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸や乳酸、酢酸、ギ酸、シュウ酸等の有機酸が挙げられる。凝集工程では、中和により有機オニウムを形成する化合物を繊維状セルロース含有スラリーに直接加え、繊維状セルロースが含む無機オキソ酸基を対イオンとして、有機ホスホニウムイオン化させても良い。 Furthermore, organic phosphonium ions may be produced only after being neutralized with an acid, such as tri-n-octylphosphine. In this case, organic phosphonium ions are obtained by reaction of a compound which forms organic phosphonium ions upon neutralization with an acid. In this case, examples of acids used for neutralization include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid, and organic acids such as lactic acid, acetic acid, formic acid, and oxalic acid. In the aggregation step, a compound that forms organic onium by neutralization may be directly added to the fibrous cellulose-containing slurry, and organic phosphonium may be ionized using the inorganic oxoacid group contained in the fibrous cellulose as a counter ion.
有機ホスホニウムイオンの添加量は、繊維状セルロースの全質量に対し、2質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましく、100質量%以上であることが特に好ましい。なお、有機ホスホニウムイオンの添加量は、繊維状セルロースの全質量に対し、1000質量%以下であることが好ましい。
また、添加する有機ホスホニウムイオンのモル数は、繊維状セルロースが含む無機オキソ酸基の量(モル数)に価数を乗じた値の0.2倍以上であることが好ましく、0.5倍以上であることがより好ましく、1.0倍以上であることがさらに好ましい。なお、添加する有機ホスホニウムイオンのモル数は、繊維状セルロースが含む無機オキソ酸基の量(モル数)に価数を乗じた値の10倍以下であることが好ましい。
The amount of organic phosphonium ions added is preferably 2% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, even more preferably 50% by mass or more, and even more preferably 100% by mass or more, based on the total mass of the fibrous cellulose. It is particularly preferable that the amount is at least % by mass. Note that the amount of organic phosphonium ions added is preferably 1000% by mass or less based on the total mass of the fibrous cellulose.
Further, the number of moles of organic phosphonium ions to be added is preferably 0.2 times or more, and 0.5 times the value obtained by multiplying the amount (number of moles) of inorganic oxoacid groups contained in the fibrous cellulose by the valence. It is more preferably at least 1.0 times, even more preferably at least 1.0 times. Note that the number of moles of the organic phosphonium ion to be added is preferably 10 times or less the value obtained by multiplying the amount (number of moles) of inorganic oxoacid groups contained in the fibrous cellulose by the valence.
有機ホスホニウムイオンを添加し、撹拌を行うと、繊維状セルロース含有スラリー中に凝集物(濃縮物)が生じる。本明細書においては、このような凝集物(濃縮物)を、繊維状セルロース含有物とも言う。この凝集物は、対イオンとして有機ホスホニウムイオンを有する繊維状セルロースが凝集したものである。凝集物が生じた繊維状セルロース含有スラリーを減圧濾過することで、繊維状セルロース含有物を回収することができる。 When organic phosphonium ions are added and stirred, aggregates (concentrates) are generated in the fibrous cellulose-containing slurry. In this specification, such aggregates (concentrates) are also referred to as fibrous cellulose-containing materials. This aggregate is an aggregate of fibrous cellulose having an organic phosphonium ion as a counterion. The fibrous cellulose-containing material can be recovered by filtering the fibrous cellulose-containing slurry in which aggregates have formed under reduced pressure.
得られた繊維状セルロース含有物を、イオン交換水で洗浄してもよい繊維状セルロース含有物をイオン交換水で繰り返し洗うことで、繊維状セルロース含有物に含まれる余剰な有機ホスホニウムイオン等を除去することができる。 The obtained fibrous cellulose-containing material may be washed with ion-exchanged water.By repeatedly washing the fibrous cellulose-containing material with ion-exchanged water, excess organic phosphonium ions, etc. contained in the fibrous cellulose-containing material are removed. can do.
繊維状セルロース含有物における繊維状セルロースの含有量は、繊維状セルロース含有物の全質量に対して、80質量%以上であることが好ましく、85質量%以上であることがより好ましい。なお、繊維状セルロースの含有量は、繊維状セルロース含有物の全質量に対して、99.5質量%以下であってもよい。 The content of fibrous cellulose in the fibrous cellulose-containing material is preferably 80% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, based on the total mass of the fibrous cellulose-containing material. Note that the content of fibrous cellulose may be 99.5% by mass or less based on the total mass of the fibrous cellulose-containing material.
繊維状セルロース含有物の水分含有量は、繊維状セルロース含有物の全質量に対して、0質量%であってもよく、0.5質量%以上であってもよく、1質量%以上であってもよく、3質量%以上であってもよく、5質量%以上であってもよい。また、繊維状セルロース含有物の水分含有量は、繊維状セルロース含有物の全質量に対して、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましい。なお、繊維状セルロース含有物中の水分含有量は、繊維状セルロース含有物を水分計(エー・アンド・デイ社製、MS-70)に200mg載せ、140℃で加熱することで測定することができる。測定された水分量から繊維状セルロース含有物中の水分含有量を算出することができる。 The moisture content of the fibrous cellulose-containing material may be 0% by mass, 0.5% by mass or more, or 1% by mass or more, based on the total mass of the fibrous cellulose-containing material. It may be 3% by mass or more, or it may be 5% by mass or more. Further, the moisture content of the fibrous cellulose-containing material is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, based on the total mass of the fibrous cellulose-containing material. The moisture content in the fibrous cellulose-containing material can be measured by placing 200 mg of the fibrous cellulose-containing material on a moisture meter (MS-70, manufactured by A&D Co., Ltd.) and heating it at 140°C. can. The moisture content in the fibrous cellulose-containing material can be calculated from the measured moisture content.
得られた繊維状セルロース含有物は、さらに乾燥工程、エージング工程、スプレードライ工程、造粒工程、シート化工程、加熱工程、湿潤工程、粉砕工程、噴霧工程、浸漬工程、濾過工程、凍結工程、昇華工程、搾水工程、加圧脱水工程、遠心脱水工程、表面処理工程等を経てもよい。 The obtained fibrous cellulose-containing material is further subjected to a drying process, an aging process, a spray drying process, a granulation process, a sheeting process, a heating process, a wetting process, a crushing process, a spraying process, a dipping process, a filtration process, a freezing process, It may also undergo a sublimation process, a water squeezing process, a pressure dehydration process, a centrifugal dehydration process, a surface treatment process, etc.
繊維状セルロース含有物(濃縮物)を有機溶媒に分散させる工程では、上述した繊維状セルロース含有物(濃縮物)を得る工程で得られた繊維状セルロース含有物(濃縮物)を、有機溶媒に分散させる。ここで、繊維状セルロース含有物(濃縮物)を分散する有機溶媒は、上述した有機溶媒であり、ハンセン溶解度パラメータの座標において、δd=16.5、δp=12.5、δh=14.5を中心とする半径8MPa1/2の球の範囲内にある有機溶媒である。なお、このような分散工程は、繊維状セルロース含有物(濃縮物)再度溶媒に分散させる工程であるため、再分散工程とも呼ばれる。 In the step of dispersing the fibrous cellulose-containing material (concentrate) in an organic solvent, the fibrous cellulose-containing material (concentrate) obtained in the step of obtaining the fibrous cellulose-containing material (concentrate) described above is dispersed in an organic solvent. disperse. Here, the organic solvent in which the fibrous cellulose-containing material (concentrate) is dispersed is the above-mentioned organic solvent, and in the coordinates of the Hansen solubility parameter, δd = 16.5, δp = 12.5, δh = 14.5. It is an organic solvent within the range of a sphere with a radius of 8 MPa 1/2 centered on . Note that such a dispersion step is also called a redispersion step because it is a step of dispersing the fibrous cellulose-containing material (concentrate) in a solvent again.
繊維状セルロース含有物(濃縮物)を有機溶媒に分散させる際に用いる分散装置としては、たとえば上記解繊処理において記載した解繊処理装置と同様のものを使用することができる。また、超音波処理を施すことで繊維状セルロース含有物(濃縮物)を有機溶媒中に分散させてもよい。 As a dispersion device used when dispersing the fibrous cellulose-containing material (concentrate) in an organic solvent, the same one as the defibration treatment device described in the above-mentioned defibration treatment can be used, for example. Furthermore, the fibrous cellulose-containing material (concentrate) may be dispersed in an organic solvent by ultrasonication.
繊維状セルロース分散液の製造工程では、得られた繊維状セルロース分散液にさらに樹脂や任意成分を分散させる工程を含んでいてもよい。この際用いられる樹脂や任意成分としては、上述した樹脂や任意成分を挙げることができる。 The manufacturing process of the fibrous cellulose dispersion may include a step of further dispersing a resin and optional components in the obtained fibrous cellulose dispersion. Examples of the resin and optional components used in this case include the resins and optional components described above.
(用途)
本発明の繊維状セルロース分散液は、成形体形成用として好ましく用いられる。成形体としての形状は特に限定されるものではなく、例えば、シート状、粒状、糸状の成形体とすることができる。中でも、本発明の繊維状セルロース分散液は、シート状の成形体の用途に好ましく用いられる。例えば、本発明の繊維状セルロース分散液を製膜し、各種フィルムとして使用することができる。
(Application)
The fibrous cellulose dispersion of the present invention is preferably used for forming molded bodies. The shape of the molded product is not particularly limited, and may be, for example, a sheet-like, granular, or thread-like molded product. Among these, the fibrous cellulose dispersion of the present invention is preferably used for sheet-like molded products. For example, the fibrous cellulose dispersion of the present invention can be formed into a film and used as various films.
繊維状セルロース分散液を基材上に塗工することで得られる成形体は、補強材、内装材、外装材、包装用資材、電子材料、光学材料、音響材料、プロセス材料、輸送機器の部材、電子機器の部材、電気化学素子の部材等の用途にも適している。 Molded objects obtained by coating a fibrous cellulose dispersion on a substrate can be used as reinforcing materials, interior materials, exterior materials, packaging materials, electronic materials, optical materials, acoustic materials, process materials, and transportation equipment components. It is also suitable for applications such as components of electronic devices and components of electrochemical devices.
(成形体)
本発明は、上述した繊維状セルロース分散液から形成される成形体に関するものであってもよい。この場合、繊維状セルロース分散液は樹脂を含むものであることが好ましい。本発明では、有機溶媒及び樹脂との相溶性に優れた繊維状セルロースを用いているため、成形体は、優れた曲げ弾性率を有し、さらに強度と寸法安定性にも優れている。加えて、本発明の成形体は透明性にも優れている。
(molded object)
The present invention may also relate to a molded article formed from the above-described fibrous cellulose dispersion. In this case, the fibrous cellulose dispersion preferably contains a resin. In the present invention, since fibrous cellulose having excellent compatibility with organic solvents and resins is used, the molded article has excellent flexural modulus and is also excellent in strength and dimensional stability. In addition, the molded article of the present invention also has excellent transparency.
本発明の成形体の形態は特に限定されるものではないが、成形体は、例えば、シート状であることが好ましい。本発明は、上述した繊維状セルロース分散液から形成されるシートに関するものであってもよい。 Although the form of the molded article of the present invention is not particularly limited, it is preferable that the molded article is, for example, sheet-like. The present invention may also relate to a sheet formed from the above-described fibrous cellulose dispersion.
成形体がシートである場合、シートのヘーズは、20%以下であることが好ましく、15%以下であることがより好ましく、12%以下であることがさらに好ましい。ここで、シートのヘーズは、JIS K 7136に準拠し、ヘーズメータ(村上色彩技術研究所社製、HM-150)を用いて測定される値である。 When the molded article is a sheet, the haze of the sheet is preferably 20% or less, more preferably 15% or less, and even more preferably 12% or less. Here, the haze of the sheet is a value measured using a haze meter (manufactured by Murakami Color Research Institute, HM-150) in accordance with JIS K 7136.
成形体の成形方法には特に制限はなく、射出成形法や加熱加圧成形法等を採用することができる。また、成形体をシートから成形する場合、プレス成形法又は真空成形法によって成形してもよい。 There are no particular restrictions on the method of molding the molded body, and injection molding, heating and pressure molding, or the like can be employed. Moreover, when molding a molded object from a sheet, it may be molded by a press molding method or a vacuum molding method.
成形体がシート状である場合、成形体の成形方法は、上述した液状組成物を基材上に塗工する工程を含むことが好ましい。塗工工程で用いる基材の材質は、とくに限定されないが、組成物に対する濡れ性が高いものの方が乾燥時のシートの収縮等を抑制することができて良いが、乾燥後に形成されたシートが容易に剥離できるものを選択することが好ましい。中でも樹脂製のフィルムや板または金属製のフィルムや板が好ましいが、とくに限定されない。たとえばアクリル、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニリデン等の樹脂のフィルムや板、アルミ、亜鉛、銅、鉄板の金属のフィルムや板、および、それらの表面を酸化処理したもの、ステンレスのフィルムや板、真ちゅうのフィルムや板等を用いることができる。 When the molded body is in the form of a sheet, the method for molding the molded body preferably includes a step of coating the above-mentioned liquid composition onto a base material. The material of the base material used in the coating process is not particularly limited, but materials with high wettability to the composition are better because they can suppress shrinkage of the sheet during drying. It is preferable to select one that can be easily peeled off. Among these, resin films and plates and metal films and plates are preferred, but they are not particularly limited. For example, films and plates made of resin such as acrylic, polyethylene terephthalate, vinyl chloride, polystyrene, polypropylene, polycarbonate, and polyvinylidene chloride; films and plates made of metal such as aluminum, zinc, copper, and iron; and those whose surfaces have been oxidized. , stainless steel film or plate, brass film or plate, etc. can be used.
塗工工程において、組成物の粘度が低く、基材上で展開してしまう場合には、所定の厚みおよび坪量のシートを得るため、基材上に堰止用の枠を固定して使用してもよい。堰止用の枠としては、とくに限定されないが、たとえば乾燥後に付着するシートの端部が容易に剥離できるものを選択することが好ましい。このような観点から、樹脂板または金属板を成形したものがより好ましい。本実施形態においては、たとえばアクリル板、ポリエチレンテレフタレート板、塩化ビニル板、ポリスチレン板、ポリプロピレン板、ポリカーボネート板、ポリ塩化ビニリデン板等の樹脂板や、アルミ板、亜鉛板、銅板、鉄板等の金属板、およびこれらの表面を酸化処理したもの、ステンレス板、真ちゅう板等を成形したものを用いることができる。 In the coating process, if the viscosity of the composition is low and it spreads on the substrate, a dam frame may be fixed on the substrate in order to obtain a sheet with a predetermined thickness and basis weight. You may. The damming frame is not particularly limited, but it is preferable to select one that allows the edges of the sheet to be easily peeled off after drying, for example. From this point of view, it is more preferable to use a molded resin plate or metal plate. In this embodiment, for example, resin plates such as acrylic plates, polyethylene terephthalate plates, vinyl chloride plates, polystyrene plates, polypropylene plates, polycarbonate plates, and polyvinylidene chloride plates, and metal plates such as aluminum plates, zinc plates, copper plates, iron plates, etc. , and those whose surfaces have been oxidized, stainless steel plates, brass plates, etc. can be used.
組成物を基材に塗工する塗工機としては、とくに限定されないが、たとえばロールコーター、グラビアコーター、ダイコーター、カーテンコーター、エアドクターコーター等を使用することができる。被膜(シート)の厚みをより均一にできることから、ダイコーター、カーテンコーター、スプレーコーターがとくに好ましい。 The coating machine for coating the composition on the substrate is not particularly limited, and for example, a roll coater, gravure coater, die coater, curtain coater, air doctor coater, etc. can be used. A die coater, a curtain coater, and a spray coater are particularly preferred because they can make the thickness of the film (sheet) more uniform.
組成物を基材へ塗工する際の液状組成物の温度および雰囲気温度は、特に限定されないが、たとえば5℃以上80℃以下であることが好ましく、10℃以上60℃以下であることがより好ましく、15℃以上50℃以下であることがさらに好ましく、20℃以上40℃以下であることが特に好ましい。 The temperature of the liquid composition and the ambient temperature when applying the composition to the substrate are not particularly limited, but are preferably, for example, 5°C or more and 80°C or less, more preferably 10°C or more and 60°C or less. The temperature is preferably 15°C or higher and 50°C or lower, more preferably 20°C or higher and 40°C or lower.
塗工工程においては、シートの仕上がり坪量が好ましくは10g/m2以上100g/m2以下となるように、より好ましくは20g/m2以上60g/m2以下となるように、組成物を基材に塗工することが好ましい。坪量が上記範囲内となるように塗工することで、より強度に優れたシートが得られる。 In the coating process, the composition is applied so that the finished basis weight of the sheet is preferably 10 g/m 2 or more and 100 g/m 2 or less, more preferably 20 g/m 2 or more and 60 g/m 2 or less. It is preferable to coat the base material. By coating so that the basis weight is within the above range, a sheet with even greater strength can be obtained.
塗工工程は、基材上に塗工した組成物を乾燥させる工程を含む。組成物を乾燥させる工程は、とくに限定されないが、たとえば非接触の乾燥方法、もしくはシートを拘束しながら乾燥する方法、またはこれらの組み合わせにより行われる。非接触の乾燥方法としては、とくに限定されないが、たとえば熱風、赤外線、遠赤外線もしくは近赤外線により加熱して乾燥する方法(加熱乾燥法)、または真空にして乾燥する方法(真空乾燥法)を適用することができる。加熱乾燥法と真空乾燥法を組み合わせてもよいが、通常は、加熱乾燥法が適用される。赤外線、遠赤外線または近赤外線による乾燥は、とくに限定されないが、たとえば赤外線装置、遠赤外線装置または近赤外線装置を用いて行うことができる。加熱乾燥法における加熱温度は、とくに限定されないが、たとえば20℃以上150℃以下とすることが好ましく、25℃以上105℃以下とすることがより好ましい。加熱温度を上記下限値以上とすれば、分散媒を速やかに揮発させることができる。また、加熱温度を上記上限値以下であれば、加熱に要するコストの抑制および繊維状セルロースの熱による変色の抑制を実現できる。 The coating step includes a step of drying the composition coated on the substrate. The step of drying the composition is not particularly limited, and may be performed, for example, by a non-contact drying method, a method of drying while restraining the sheet, or a combination thereof. The non-contact drying method is not particularly limited, but for example, a method of drying by heating with hot air, infrared rays, far infrared rays, or near infrared rays (heat drying method), or a method of drying under vacuum (vacuum drying method) is applied. can do. Although the heat drying method and the vacuum drying method may be combined, the heat drying method is usually applied. Drying using infrared rays, far infrared rays, or near infrared rays is not particularly limited, and can be performed using, for example, an infrared device, a far infrared device, or a near infrared device. The heating temperature in the heating drying method is not particularly limited, but is preferably, for example, 20°C or higher and 150°C or lower, more preferably 25°C or higher and 105°C or lower. If the heating temperature is equal to or higher than the above lower limit, the dispersion medium can be quickly volatilized. Moreover, if the heating temperature is below the above-mentioned upper limit, it is possible to suppress the cost required for heating and suppress discoloration of the fibrous cellulose due to heat.
以下の実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲は以下の実施例により限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail with reference to the following examples, but the scope of the present invention is not limited by the following examples.
<製造例1>
〔微細繊維状セルロース分散液Aの製造〕
原料パルプとして、王子製紙製の針葉樹クラフトパルプ(固形分93質量%、坪量245g/m2シート状、離解してJIS P 8121に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)が700ml)を使用した。この原料パルプに対してリンオキソ酸化処理を次のようにして行った。まず、上記原料パルプ100質量部(絶乾質量)に、リン酸二水素アンモニウムと尿素の混合水溶液を添加して、リン酸二水素アンモニウム45質量部、尿素120質量部、水150質量部となるように調製し、薬液含浸パルプを得た。次いで、得られた薬液含浸パルプを165℃の熱風乾燥機で250秒加熱し、パルプ中のセルロースにリン酸基を導入し、リン酸化パルプを得た。
<Manufacture example 1>
[Manufacture of fine fibrous cellulose dispersion A]
As raw material pulp, softwood kraft pulp manufactured by Oji Paper (solid content 93% by mass, basis weight 245g/m 2 sheet form, Canadian standard freeness (CSF) measured according to JIS P 8121 after disintegration is 700ml) It was used. This raw material pulp was subjected to phosphorus oxo oxidation treatment as follows. First, a mixed aqueous solution of ammonium dihydrogen phosphate and urea is added to 100 parts by mass (absolutely dry mass) of the above raw material pulp to obtain 45 parts by mass of ammonium dihydrogen phosphate, 120 parts by mass of urea, and 150 parts by mass of water. A pulp impregnated with a chemical solution was obtained. Next, the resulting chemical solution-impregnated pulp was heated for 250 seconds in a hot air dryer at 165°C to introduce phosphoric acid groups into the cellulose in the pulp, thereby obtaining phosphorylated pulp.
次いで、得られたリン酸化パルプに対して洗浄処理を行った。洗浄処理は、リン酸化パルプ100g(絶乾質量)に対して10Lのイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。 Next, the obtained phosphorylated pulp was subjected to a washing treatment. The washing process was carried out by repeating the following steps: pouring 10 L of ion-exchanged water into 100 g (absolutely dry mass) of phosphorylated pulp, stirring the pulp dispersion liquid so that the pulp was evenly dispersed, and then filtering and dehydrating it. went. The washing end point was determined when the electrical conductivity of the filtrate became 100 μS/cm or less.
洗浄後のリン酸化パルプに対して、さらに上記リンオキソ酸化処理、上記洗浄処理をこの順に1回ずつ行った。 The phosphorylated pulp after washing was further subjected to the above phosphorus oxo oxidation treatment and the above washing treatment once in this order.
次いで、洗浄後のリン酸化パルプに対して中和処理を次のようにして行った。まず、洗浄後のリン酸化パルプを10Lのイオン交換水で希釈した後、撹拌しながら1Nの水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加することにより、pHが12以上13以下のリン酸化パルプスラリーを得た。次いで、当該リン酸化パルプスラリーを脱水して、中和処理が施されたリン酸化パルプを得た。次いで、中和処理後のリン酸化パルプに対して、上記洗浄処理を行った。 Next, the washed phosphorylated pulp was neutralized as follows. First, after diluting the washed phosphorylated pulp with 10 L of ion-exchanged water, a 1N aqueous sodium hydroxide solution was added little by little while stirring to obtain a phosphorylated pulp slurry with a pH of 12 to 13. . Next, the phosphorylated pulp slurry was dehydrated to obtain a phosphorylated pulp that had been subjected to a neutralization treatment. Next, the phosphorylated pulp after the neutralization treatment was subjected to the above-mentioned washing treatment.
これにより得られたリン酸化パルプに対しFT-IRを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、1230cm-1付近にリン酸基に基づく吸収が観察され、パルプにリン酸基が付加されていることが確認された。また、得られたリン酸化パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。 The infrared absorption spectrum of the phosphorylated pulp thus obtained was measured using FT-IR. As a result, absorption based on phosphoric acid groups was observed near 1230 cm −1 , confirming that phosphoric acid groups were added to the pulp. In addition, when the obtained phosphorylated pulp was sampled and analyzed using an X-ray diffraction device, it was found that there were two positions near 2θ = 14° or more and 17° or less and 2θ = 22° or more and 23° or less. A typical peak was confirmed, and it was confirmed that cellulose type I crystals were present.
得られたリン酸化パルプにイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置(スギノマシン社製、スターバースト)で200MPaの圧力にて6回処理し、微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液Aを得た。 Ion-exchanged water was added to the obtained phosphorylated pulp to prepare a slurry having a solid content concentration of 2% by mass. This slurry was treated six times at a pressure of 200 MPa using a wet atomizer (Starburst, manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) to obtain a fine fibrous cellulose dispersion A containing fine fibrous cellulose.
X線回折により、この微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、3~5nmであった。なお、後述する〔リンオキソ酸基量の測定〕に記載の測定方法で測定されるリン酸基量(第1解離酸量)は、2.00mmol/gだった。 It was confirmed by X-ray diffraction that this fine fibrous cellulose maintained cellulose type I crystals. Further, when the fiber width of the fine fibrous cellulose was measured using a transmission electron microscope, it was 3 to 5 nm. The amount of phosphoric acid groups (first amount of dissociated acid) measured by the measuring method described in [Measurement of amount of phosphorus oxo acid groups] described below was 2.00 mmol/g.
<製造例2>
〔微細繊維状セルロース分散液Bの製造〕
リン酸二水素アンモニウムの代わりに亜リン酸(ホスホン酸)33質量部を用い、2回目のリンオキソ酸処理、および洗浄処理を行わなかった以外は、製造例1と同様に操作を行い、亜リン酸化パルプを得た。その他は、製造例1と同様に操作を行い、2質量%濃度の微細繊維状セルロース分散液Bを得た。
<Manufacture example 2>
[Production of fine fibrous cellulose dispersion B]
The same procedure as in Production Example 1 was carried out, except that 33 parts by mass of phosphorous acid (phosphonic acid) was used instead of ammonium dihydrogen phosphate, and the second phosphorous oxoacid treatment and washing treatment were not performed. Oxidized pulp was obtained. Other operations were performed in the same manner as in Production Example 1 to obtain a fine fibrous cellulose dispersion B with a concentration of 2% by mass.
得られた亜リン酸化パルプに対しFT-IRを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、1210cm-1付近に亜リン酸基の互変異性体であるホスホン酸基のP=Oに基づく吸収が観察され、パルプに亜リン酸基(ホスホン酸基)が付加されていることが確認された。また、得られた亜リン酸化パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。なお、後述する〔リンオキソ酸基量の測定〕に記載の測定方法で測定される亜リン酸基量(第1解離酸量)は1.51mmol/gだった。なお、総解離酸量は、1.54mmol/gであった。 The infrared absorption spectrum of the obtained phosphorous pulp was measured using FT-IR. As a result, an absorption based on P=O of a phosphonic acid group, which is a tautomer of a phosphorous acid group, was observed near 1210 cm -1 , indicating that a phosphorous acid group (phosphonic acid group) was added to the pulp. was confirmed. In addition, when the obtained phosphorous pulp was analyzed using an X-ray diffraction device, two positions were found: around 2θ = 14° or more and 17° or less and around 2θ = 22° or more and 23° or less. A typical peak was observed, and it was confirmed that cellulose type I crystals were present. The amount of phosphorous acid groups (first dissociated acid amount) measured by the measuring method described in [Measurement of phosphorus oxo acid group amount] described later was 1.51 mmol/g. Note that the total amount of dissociated acids was 1.54 mmol/g.
<製造例3>
〔微細繊維状セルロース分散液Cの製造〕
リン酸二水素アンモニウムの代わりにアミド硫酸(スルファミン酸)38質量部を用いた硫黄オキソ酸化処理を行い、加熱時間を19分間に延長し、2回目の硫黄オキソ酸化処理および洗浄処理を行わなかった以外は、製造例1と同様に操作を行い、硫酸化パルプを得た。その他は、製造例1と同様に操作を行い、2質量%濃度の微細繊維状セルロース分散液Cを得た。
<Manufacture example 3>
[Production of fine fibrous cellulose dispersion C]
Sulfur oxo oxidation treatment was performed using 38 parts by mass of amidosulfuric acid (sulfamic acid) instead of ammonium dihydrogen phosphate, the heating time was extended to 19 minutes, and the second sulfur oxo oxidation treatment and cleaning treatment were not performed. Except for this, the same operation as in Production Example 1 was performed to obtain sulfated pulp. Other operations were performed in the same manner as in Production Example 1 to obtain a fine fibrous cellulose dispersion C having a concentration of 2% by mass.
得られた硫酸化パルプに対しFT-IRを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、1220-1260cm-1付近に硫酸基(スルホン酸基)のS=Oに基づく吸収が観察され、パルプに硫酸基(スルホン酸基)が付加されていることが確認された。また、得られた硫酸化パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。なお、後述する〔硫黄オキソ酸基量の測定〕に記載の測定方法で測定される硫酸基(スルホン酸基)量は1.12mmol/gだった。 The infrared absorption spectrum of the obtained sulfated pulp was measured using FT-IR. As a result, absorption based on S=O of sulfuric acid groups (sulfonic acid groups) was observed around 1220-1260 cm -1 , and it was confirmed that sulfuric acid groups (sulfonic acid groups) were added to the pulp. In addition, when the obtained sulfated pulp was sampled and analyzed using an X-ray diffraction device, it was found that there were two positions near 2θ = 14° or more and 17° or less and 2θ = 22° or more and 23° or less. A typical peak was confirmed, and it was confirmed that cellulose type I crystals were present. The amount of sulfuric acid groups (sulfonic acid groups) measured by the measuring method described in [Measurement of sulfur oxoacid group amount] described later was 1.12 mmol/g.
<製造例4>
〔微細繊維状セルロース分散液Dの製造〕
原料パルプとして、王子製紙製の針葉樹クラフトパルプ(固形分93質量%、坪量208g/m2シート状、離解してJIS P 8121に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)が700ml)を使用した。
<Manufacture example 4>
[Manufacture of fine fibrous cellulose dispersion D]
As raw material pulp, softwood kraft pulp manufactured by Oji Paper (solid content 93% by mass, basis weight 208 g/m 2 sheet form, Canadian standard freeness (CSF) measured according to JIS P 8121 after disintegration is 700 ml) It was used.
この原料パルプに対してTEMPO酸化処理を次のようにして行った。まず、乾燥質量100質量部相当の上記原料パルプと、TEMPO(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル)1.6質量部と、臭化ナトリウム10質量部を、水10000質量部に分散させた。次いで、13質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、1.0gのパルプに対して10mmolになるように加えて反応を開始した。反応中は0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを10以上10.5以下に保ち、pHに変化が見られなくなった時点で反応終了と見なした。 This raw material pulp was subjected to TEMPO oxidation treatment as follows. First, the above raw material pulp equivalent to 100 parts by mass of dry mass, 1.6 parts by mass of TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl), and 10 parts by mass of sodium bromide were added to 10,000 parts by mass of water. It was distributed to different departments. Next, a 13% by mass aqueous sodium hypochlorite solution was added in an amount of 10 mmol per 1.0 g of pulp to start the reaction. During the reaction, a 0.5M aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to maintain the pH at 10 or more and 10.5 or less, and the reaction was considered complete when no change in pH was observed.
次いで、得られたTEMPO酸化パルプに対して洗浄処理を行った。洗浄処理は、TEMPO酸化後のパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、5000質量部のイオン交換水を注ぎ、撹拌して均一に分散させた後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。 Next, the obtained TEMPO oxidized pulp was subjected to a washing treatment. The cleaning treatment was carried out by dehydrating the pulp slurry after TEMPO oxidation to obtain a dehydrating sheet, pouring 5000 parts by mass of ion-exchanged water, stirring to uniformly disperse it, and repeating the following steps: filtration and dehydration. Ta. The washing end point was determined when the electrical conductivity of the filtrate became 100 μS/cm or less.
これにより得られたTEMPO酸化パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。 When the obtained TEMPO oxidized pulp was sampled and analyzed using an X-ray diffraction device, it was found that there were two positions near 2θ = 14° or more and 17° or less and 2θ = 22° or more and 23° or less. A typical peak was confirmed, and it was confirmed that cellulose type I crystals were present.
得られたTEMPO酸化パルプにイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置(スギノマシン社製、スターバースト)で200MPaの圧力にて6回処理し、微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液Dを得た。 Ion-exchanged water was added to the obtained TEMPO oxidized pulp to prepare a slurry having a solid content concentration of 2% by mass. This slurry was treated six times at a pressure of 200 MPa using a wet atomizer (Starburst, manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) to obtain a fine fibrous cellulose dispersion D containing fine fibrous cellulose.
X線回折により、この微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、3~5nmであった。なお、後述する測定方法で測定されるカルボキシ基量は、1.80mmol/gだった。 It was confirmed by X-ray diffraction that this fine fibrous cellulose maintained cellulose type I crystals. Further, when the fiber width of the fine fibrous cellulose was measured using a transmission electron microscope, it was 3 to 5 nm. In addition, the amount of carboxy groups measured by the measuring method described below was 1.80 mmol/g.
<実施例1>
〔微細繊維状セルロース含有物(濃縮物)の製造〕
3.43質量%のトリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド水溶液100gを、製造例1で得られた微細繊維状セルロース分散液A100gに添加し、ディスパーザーで5分間撹拌処理を行ったところ、微細繊維状セルロース分散液中に凝集物が生じた。凝集物が生じた微細繊維状セルロース分散液を減圧濾過することにより、微細繊維状セルロース凝集物を得た。得られた微細繊維状セルロース凝集物をイオン交換水で繰り返し洗うことで、微細繊維状セルロース凝集物に含まれる余剰なトリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド及び溶出したイオン等を除去した。得られた微細繊維状セルロース凝集物を30℃、相対湿度40%の条件下で乾燥し、微細繊維状セルロース含有物(濃縮物)を得た。
微細繊維状セルロース含有物に含まれるリン酸基の対イオンは、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムイオン(THTP+)となっていた。得られた微細繊維状セルロース含有物の固形分濃度は90質量%であった。また、微細繊維状セルロース含有物中に含まれる微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、10nm未満であった。
<Example 1>
[Production of fine fibrous cellulose-containing material (concentrate)]
100 g of a 3.43% by mass aqueous solution of trihexyltetradecylphosphonium chloride was added to 100 g of the fine fibrous cellulose dispersion A obtained in Production Example 1, and stirred for 5 minutes with a disperser, resulting in fine fibrous cellulose. Aggregates were formed in the dispersion. Fine fibrous cellulose aggregates were obtained by vacuum filtration of the fine fibrous cellulose dispersion in which aggregates were formed. By repeatedly washing the obtained fine fibrous cellulose aggregate with ion-exchanged water, excess trihexyltetradecylphosphonium chloride and eluted ions contained in the fine fibrous cellulose aggregate were removed. The obtained fine fibrous cellulose aggregate was dried under conditions of 30° C. and 40% relative humidity to obtain a fine fibrous cellulose-containing material (concentrate).
The counter ion of the phosphate group contained in the fine fibrous cellulose-containing material was trihexyltetradecylphosphonium ion (THTP + ). The solid content concentration of the obtained fine fibrous cellulose-containing material was 90% by mass. Further, when the fiber width of the fine fibrous cellulose contained in the fine fibrous cellulose-containing material was measured using a transmission electron microscope, it was less than 10 nm.
〔微細繊維状セルロース含有物の再分散〕
得られた微細繊維状セルロース含有物に、再分散有機溶媒としてメタノール(MeOH)を添加し、微細繊維状セルロースの含有量が2.0質量%となるよう調製した。その後、超音波処理装置(ヒールシャー製、UP400S)を用いて超音波処理を10分間行い、微細繊維状セルロース再分散液(繊維状セルロース分散液)を得た。得られた微細繊維状セルロース再分散液を、濃度0.05質量%以上0.1質量%以下になるようさらにメタノールで希釈し、カーボン膜被覆グリッド上にキャストして得た薄膜を透過型電子顕微鏡で観察したところ、繊維幅10nm未満の微細繊維状セルロースが観察された。また、得られた微細繊維状セルロース再分散液の波長600nmにおける光透過率を後述の方法により測定した。
[Redispersion of fine fibrous cellulose-containing material]
Methanol (MeOH) was added as a redispersion organic solvent to the obtained fine fibrous cellulose-containing material to adjust the fine fibrous cellulose content to 2.0% by mass. Thereafter, ultrasonic treatment was performed for 10 minutes using an ultrasonic treatment device (manufactured by Hielscher, UP400S) to obtain a fine fibrous cellulose redispersion (fibrous cellulose dispersion). The resulting fine fibrous cellulose redispersion was further diluted with methanol to a concentration of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less, and the thin film obtained by casting onto a carbon membrane-coated grid was subjected to transmission electron microscopy. When observed under a microscope, fine fibrous cellulose with a fiber width of less than 10 nm was observed. Further, the light transmittance of the obtained fine fibrous cellulose redispersion liquid at a wavelength of 600 nm was measured by the method described below.
〔シート化〕
上記で得られた微細繊維状セルロース再分散液を、シートの仕上がり坪量が100g/m2となるように計量してガラスシャーレ上に注ぎ、70℃の熱風乾燥機で実質的に溶媒が揮発するまで乾燥させ微細繊維状セルロース含有シートを得た。得られた微細繊維状セルロース含有シートのヘーズを後述の方法により測定した。
[Sheeting]
The fine fibrous cellulose redispersion obtained above was weighed and poured onto a glass Petri dish so that the finished basis weight of the sheet was 100 g/ m2 , and the solvent was substantially volatilized in a hot air dryer at 70°C. The mixture was dried to obtain a fine fibrous cellulose-containing sheet. The haze of the obtained fine fibrous cellulose-containing sheet was measured by the method described below.
<実施例2>
微細繊維状セルロース含有物に添加する再分散有機溶媒として、エタノール(EtOH)をメタノールの代わりに用いた以外は実施例1と同様にして、微細繊維状セルロース再分散液を得た。得られた微細繊維状セルロース再分散液をさらにエタノールで希釈し、乾燥させて得た薄膜を透過型電子顕微鏡で観察したところ、繊維幅10nm未満の微細繊維状セルロースが観察された。また、得られた微細繊維状セルロース再分散液の波長600nmにおける光透過率を後述の方法により測定した。
<Example 2>
A fine fibrous cellulose redispersion liquid was obtained in the same manner as in Example 1, except that ethanol (EtOH) was used instead of methanol as the redispersion organic solvent added to the fine fibrous cellulose-containing material. When the resulting fine fibrous cellulose redispersion was further diluted with ethanol and dried, the resulting thin film was observed with a transmission electron microscope, fine fibrous cellulose with a fiber width of less than 10 nm was observed. Further, the light transmittance of the obtained fine fibrous cellulose redispersion liquid at a wavelength of 600 nm was measured by the method described below.
<実施例3>
微細繊維状セルロース含有物に添加する再分散有機溶媒として、ジメチルアセトアミド(DMAc)をメタノールの代わりに用いた以外は実施例1と同様にして、微細繊維状セルロース再分散液を得た。得られた微細繊維状セルロース再分散液をさらにジメチルアセトアミドで希釈し、乾燥させて得た薄膜を透過型電子顕微鏡で観察したところ、繊維幅10nm未満の微細繊維状セルロースが観察された。また、得られた微細繊維状セルロース再分散液の波長600nmにおける光透過率を後述の方法により測定した。
<Example 3>
A fine fibrous cellulose redispersion liquid was obtained in the same manner as in Example 1, except that dimethylacetamide (DMAc) was used instead of methanol as the redispersion organic solvent added to the fine fibrous cellulose-containing material. The resulting fine fibrous cellulose redispersion was further diluted with dimethylacetamide and the resulting thin film was observed with a transmission electron microscope, and fine fibrous cellulose with a fiber width of less than 10 nm was observed. Further, the light transmittance of the obtained fine fibrous cellulose redispersion liquid at a wavelength of 600 nm was measured by the method described below.
<実施例4>
微細繊維状セルロース含有物に添加する再分散有機溶媒として、ジメチルホルムアミド(DMF)をメタノールの代わりに用いた以外は実施例1と同様にして、微細繊維状セルロース再分散液を得た。得られた微細繊維状セルロース再分散液をさらにジメチルホルムアミドで希釈し、乾燥させて得た薄膜を透過型電子顕微鏡で観察したところ、繊維幅10nm未満の微細繊維状セルロースが観察された。また、得られた微細繊維状セルロース再分散液の波長600nmにおける光透過率を後述の方法により測定した。
<Example 4>
A fine fibrous cellulose redispersion liquid was obtained in the same manner as in Example 1 except that dimethylformamide (DMF) was used instead of methanol as the redispersion organic solvent added to the fine fibrous cellulose-containing material. The obtained fine fibrous cellulose redispersion was further diluted with dimethylformamide and the resulting thin film was observed with a transmission electron microscope, and fine fibrous cellulose with a fiber width of less than 10 nm was observed. Further, the light transmittance of the obtained fine fibrous cellulose redispersion liquid at a wavelength of 600 nm was measured by the method described below.
<実施例5>
微細繊維状セルロース含有物に添加する再分散有機溶媒として、メタノールと2-プロパノール(IPA)を体積比1:1で混合した混合溶媒(MeOH+IPA)をメタノールの代わりに用いた以外は実施例1と同様にして、微細繊維状セルロース再分散液を得た。得られた微細繊維状セルロース再分散液をさらに上記混合溶媒で希釈し、乾燥させて得た薄膜を透過型電子顕微鏡で観察したところ、繊維幅10nm未満の微細繊維状セルロースが観察された。また、得られた微細繊維状セルロース再分散液の波長600nmにおける光透過率を後述の方法により測定した。
<Example 5>
Same as Example 1 except that a mixed solvent (MeOH + IPA) in which methanol and 2-propanol (IPA) were mixed at a volume ratio of 1:1 was used instead of methanol as the redispersion organic solvent added to the fine fibrous cellulose-containing material. In the same manner, a fine fibrous cellulose redispersion liquid was obtained. The resulting fine fibrous cellulose redispersion was further diluted with the above mixed solvent and the resulting thin film was observed with a transmission electron microscope, and fine fibrous cellulose with a fiber width of less than 10 nm was observed. Further, the light transmittance of the obtained fine fibrous cellulose redispersion liquid at a wavelength of 600 nm was measured by the method described below.
<実施例6>
〔微細繊維状セルロース含有物の製造〕
2.98質量%のトリブチルドデシルホスホニウムブロミド水溶液を、3.43質量%のトリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド水溶液の代わりに用いた以外は実施例1と同様にして、微細繊維状セルロース含有物を得た。微細繊維状セルロース含有物に含まれるリン酸基の対イオンは、トリブチルドデシルホスホニウムイオン(TBDP+)となっていた。得られた微細繊維状セルロース含有物の固形分濃度は88質量%であった。また、微細繊維状セルロース含有物中に含まれる微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、10nm未満であった。
<Example 6>
[Manufacture of fine fibrous cellulose-containing material]
A fine fibrous cellulose-containing material was obtained in the same manner as in Example 1, except that 2.98% by mass of tributyldodecylphosphonium bromide aqueous solution was used instead of 3.43% by mass of trihexyltetradecylphosphonium chloride aqueous solution. . The counter ion of the phosphate group contained in the fine fibrous cellulose-containing material was tributyldodecylphosphonium ion (TBDP + ). The solid content concentration of the obtained fine fibrous cellulose-containing material was 88% by mass. Further, when the fiber width of the fine fibrous cellulose contained in the fine fibrous cellulose-containing material was measured using a transmission electron microscope, it was less than 10 nm.
〔微細繊維状セルロース含有物の再分散〕
得られた微細繊維状セルロース含有物に、再分散有機溶媒としてメタノール(MeOH)を添加し、微細繊維状セルロースの含有量が2.0質量%となるよう調製した。その後、超音波処理装置(ヒールシャー製、UP400S)を用いて超音波処理を10分間行い、微細繊維状セルロース再分散液を得た。得られた微細繊維状セルロース再分散液をさらにメタノールで希釈し、乾燥させて得た薄膜を透過型電子顕微鏡で観察したところ、繊維幅10nm未満の微細繊維状セルロースが観察された。また、得られた微細繊維状セルロース再分散液の波長600nmにおける光透過率を後述の方法により測定した。
[Redispersion of fine fibrous cellulose-containing material]
Methanol (MeOH) was added as a redispersion organic solvent to the obtained fine fibrous cellulose-containing material to adjust the fine fibrous cellulose content to 2.0% by mass. Thereafter, ultrasonic treatment was performed for 10 minutes using an ultrasonic treatment device (manufactured by Hielscher, UP400S) to obtain a fine fibrous cellulose redispersion. When the resulting fine fibrous cellulose redispersion was further diluted with methanol and dried and the obtained thin film was observed with a transmission electron microscope, fine fibrous cellulose with a fiber width of less than 10 nm was observed. Further, the light transmittance of the obtained fine fibrous cellulose redispersion liquid at a wavelength of 600 nm was measured by the method described below.
<実施例7>
〔微細繊維状セルロース含有物の製造〕
製造例2で得られた微細繊維状セルロース分散液Bを微細繊維状セルロース分散液Aの代わりに用い、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド水溶液の濃度を、3.43質量%から1.60質量%に変更した以外は実施例1と同様にして、微細繊維状セルロース含有物を得た。
微細繊維状セルロース含有物に含まれる亜リン酸基の対イオンは、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムイオン(THTP+)となっていた。得られた微細繊維状セルロース含有物の固形分濃度は91質量%であった。また、微細繊維状セルロース含有物中に含まれる微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、10nm未満であった。
<Example 7>
[Manufacture of fine fibrous cellulose-containing material]
Using the fine fibrous cellulose dispersion B obtained in Production Example 2 instead of the fine fibrous cellulose dispersion A, the concentration of the trihexyltetradecylphosphonium chloride aqueous solution was increased from 3.43% by mass to 1.60% by mass. A fine fibrous cellulose-containing material was obtained in the same manner as in Example 1 except for the following changes.
The counter ion of the phosphorous acid group contained in the fine fibrous cellulose-containing material was trihexyltetradecylphosphonium ion (THTP + ). The solid content concentration of the obtained fine fibrous cellulose-containing material was 91% by mass. Further, when the fiber width of the fine fibrous cellulose contained in the fine fibrous cellulose-containing material was measured using a transmission electron microscope, it was less than 10 nm.
〔微細繊維状セルロース含有物の再分散〕
得られた微細繊維状セルロース含有物に、再分散有機溶媒としてメタノール(MeOH)を添加し、微細繊維状セルロースの含有量が2.0質量%となるよう調製した。その後、超音波処理装置(ヒールシャー製、UP400S)を用いて超音波処理を10分間行い、微細繊維状セルロース再分散液を得た。得られた微細繊維状セルロース再分散液をさらにメタノールで希釈し、乾燥させて得た薄膜を透過型電子顕微鏡で観察したところ、繊維幅10nm未満の微細繊維状セルロースが観察された。また、得られた微細繊維状セルロース再分散液の波長600nmにおける光透過率を後述の方法により測定した。
[Redispersion of fine fibrous cellulose-containing material]
Methanol (MeOH) was added as a redispersion organic solvent to the obtained fine fibrous cellulose-containing material to adjust the fine fibrous cellulose content to 2.0% by mass. Thereafter, ultrasonic treatment was performed for 10 minutes using an ultrasonic treatment device (manufactured by Hielscher, UP400S) to obtain a fine fibrous cellulose redispersion. When the resulting fine fibrous cellulose redispersion was further diluted with methanol and dried and the obtained thin film was observed with a transmission electron microscope, fine fibrous cellulose with a fiber width of less than 10 nm was observed. Further, the light transmittance of the obtained fine fibrous cellulose redispersion liquid at a wavelength of 600 nm was measured by the method described below.
<実施例8>
〔微細繊維状セルロース含有物の製造〕
製造例3で得られた微細繊維状セルロース分散液Cを微細繊維状セルロース分散液Aの代わりに用い、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド水溶液の濃度を、3.43質量%から1.16質量%に変更した以外は実施例1と同様にして、微細繊維状セルロース含有物を得た。
微細繊維状セルロース含有物に含まれる硫酸基(スルホン酸基)の対イオンは、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムイオン(THTP+)となっていた。得られた微細繊維状セルロース含有物の固形分濃度は92質量%であった。また、微細繊維状セルロース含有物中に含まれる微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、10nm未満であった。
<Example 8>
[Manufacture of fine fibrous cellulose-containing material]
The fine fibrous cellulose dispersion C obtained in Production Example 3 was used instead of the fine fibrous cellulose dispersion A, and the concentration of the trihexyltetradecylphosphonium chloride aqueous solution was increased from 3.43% by mass to 1.16% by mass. A fine fibrous cellulose-containing material was obtained in the same manner as in Example 1 except for the following changes.
The counter ion of the sulfuric acid group (sulfonic acid group) contained in the fine fibrous cellulose-containing material was trihexyltetradecylphosphonium ion (THTP + ). The solid content concentration of the obtained fine fibrous cellulose-containing material was 92% by mass. Further, when the fiber width of the fine fibrous cellulose contained in the fine fibrous cellulose-containing material was measured using a transmission electron microscope, it was less than 10 nm.
〔微細繊維状セルロース含有物の再分散〕
得られた微細繊維状セルロース含有物に、再分散有機溶媒としてメタノール(MeOH)を添加し、微細繊維状セルロースの含有量が2.0質量%となるよう調製した。その後、超音波処理装置(ヒールシャー製、UP400S)を用いて超音波処理を10分間行い、微細繊維状セルロース再分散液を得た。得られた微細繊維状セルロース再分散液をさらにメタノールで希釈し、乾燥させて得た薄膜を透過型電子顕微鏡で観察したところ、繊維幅10nm未満の微細繊維状セルロースが観察された。また、得られた微細繊維状セルロース再分散液の波長600nmにおける光透過率を後述の方法により測定した。
[Redispersion of fine fibrous cellulose-containing material]
Methanol (MeOH) was added as a redispersion organic solvent to the obtained fine fibrous cellulose-containing material to adjust the fine fibrous cellulose content to 2.0% by mass. Thereafter, ultrasonic treatment was performed for 10 minutes using an ultrasonic treatment device (manufactured by Hielscher, UP400S) to obtain a fine fibrous cellulose redispersion. When the resulting fine fibrous cellulose redispersion was further diluted with methanol and dried and the obtained thin film was observed with a transmission electron microscope, fine fibrous cellulose with a fiber width of less than 10 nm was observed. Further, the light transmittance of the obtained fine fibrous cellulose redispersion liquid at a wavelength of 600 nm was measured by the method described below.
<比較例1>
微細繊維状セルロース含有物に添加する再分散有機溶媒として、メチルエチルケトン(MEK)をメタノールの代わりに用いた以外は実施例1と同様にして、微細繊維状セルロース再分散液を得た。得られた微細繊維状セルロース再分散液の波長600nmにおける光透過率を後述の方法により測定した。
<Comparative example 1>
A fine fibrous cellulose redispersion liquid was obtained in the same manner as in Example 1, except that methyl ethyl ketone (MEK) was used instead of methanol as the redispersion organic solvent added to the fine fibrous cellulose-containing material. The light transmittance of the obtained fine fibrous cellulose redispersion liquid at a wavelength of 600 nm was measured by the method described below.
<比較例2>
〔微細繊維状セルロース含有物の製造〕
3.86質量%のジ-n-アルキルジメチルアンモニウムクロリド(アルキル鎖の炭素原子数は16個または18個)水溶液を、3.43質量%のトリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド水溶液の代わりに用いた以外は実施例1と同様にして、微細繊維状セルロース含有物を得た。
微細繊維状セルロース含有物に含まれるリン酸基の対イオンは、ジ-n-アルキルジメチルアンモニウムイオン(DADMA+)となっていた。得られた微細繊維状セルロース含有物の固形分濃度は93質量%であった。また、微細繊維状セルロース含有物中に含まれる微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、10nm未満であった。
<Comparative example 2>
[Manufacture of fine fibrous cellulose-containing material]
Except that a 3.86% by mass aqueous solution of di-n-alkyldimethylammonium chloride (the number of carbon atoms in the alkyl chain is 16 or 18) was used instead of a 3.43% by mass aqueous solution of trihexyltetradecylphosphonium chloride. A fine fibrous cellulose-containing material was obtained in the same manner as in Example 1.
The counter ion of the phosphate group contained in the fine fibrous cellulose-containing material was di-n-alkyldimethylammonium ion (DADMA + ). The solid content concentration of the obtained fine fibrous cellulose-containing material was 93% by mass. Further, when the fiber width of the fine fibrous cellulose contained in the fine fibrous cellulose-containing material was measured using a transmission electron microscope, it was less than 10 nm.
〔微細繊維状セルロース含有物の再分散〕
得られた微細繊維状セルロース含有物に、再分散有機溶媒としてメタノール(MeOH)を添加し、微細繊維状セルロースの含有量が2.0質量%となるよう調製した。その後、超音波処理装置(ヒールシャー製、UP400S)を用いて超音波処理を10分間行い、微細繊維状セルロース再分散液を得た。得られた微細繊維状セルロース再分散液の波長600nmにおける光透過率を後述の方法により測定した。
[Redispersion of fine fibrous cellulose-containing material]
Methanol (MeOH) was added as a redispersion organic solvent to the obtained fine fibrous cellulose-containing material to adjust the fine fibrous cellulose content to 2.0% by mass. Thereafter, ultrasonic treatment was performed for 10 minutes using an ultrasonic treatment device (manufactured by Hielscher, UP400S) to obtain a fine fibrous cellulose redispersion. The light transmittance of the obtained fine fibrous cellulose redispersion liquid at a wavelength of 600 nm was measured by the method described below.
<比較例3>
〔微細繊維状セルロース含有物の製造〕
2.33質量%のアルキルジメチルベンジルアンモニウムクロリド(アルキル鎖の炭素原子数は8個から18個)水溶液を、3.43質量%のトリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド水溶液の代わりに用いた以外は実施例1と同様にして、微細繊維状セルロース含有物を得た。
微細繊維状セルロース含有物に含まれるリン酸基の対イオンは、アルキルジメチルベンジルアンモニウムイオン(ADMBA+)となっていた。得られた微細繊維状セルロース含有物の固形分濃度は86質量%であった。また、微細繊維状セルロース含有物中に含まれる微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、10nm未満であった。
<Comparative example 3>
[Manufacture of fine fibrous cellulose-containing material]
Example except that a 2.33% by mass aqueous solution of alkyldimethylbenzylammonium chloride (the number of carbon atoms in the alkyl chain is 8 to 18) was used instead of a 3.43% by mass aqueous solution of trihexyltetradecylphosphonium chloride. In the same manner as in 1, a fine fibrous cellulose-containing material was obtained.
The counter ion of the phosphate group contained in the fine fibrous cellulose-containing material was an alkyldimethylbenzylammonium ion (ADMBA + ). The solid content concentration of the obtained fine fibrous cellulose-containing material was 86% by mass. Further, when the fiber width of the fine fibrous cellulose contained in the fine fibrous cellulose-containing material was measured using a transmission electron microscope, it was less than 10 nm.
〔微細繊維状セルロース含有物の再分散〕
得られた微細繊維状セルロース含有物に、再分散有機溶媒としてメタノール(MeOH)を添加し、微細繊維状セルロースの含有量が2.0質量%となるよう調製した。その後、超音波処理装置(ヒールシャー製、UP400S)を用いて超音波処理を10分間行い、微細繊維状セルロース再分散液を得た。得られた微細繊維状セルロース再分散液の波長600nmにおける光透過率を後述の方法により測定した。
[Redispersion of fine fibrous cellulose-containing material]
Methanol (MeOH) was added as a redispersion organic solvent to the obtained fine fibrous cellulose-containing material to adjust the fine fibrous cellulose content to 2.0% by mass. Thereafter, ultrasonic treatment was performed for 10 minutes using an ultrasonic treatment device (manufactured by Hielscher, UP400S) to obtain a fine fibrous cellulose redispersion. The light transmittance of the obtained fine fibrous cellulose redispersion liquid at a wavelength of 600 nm was measured by the method described below.
<比較例4>
〔微細繊維状セルロース含有物の製造〕
2.30質量%のトリメチルステアリルアンモニウムクロリド水溶液を、3.43質量%のトリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド水溶液の代わりに用いた以外は実施例1と同様にして、微細繊維状セルロース含有物を得た。
微細繊維状セルロース含有物に含まれるリン酸基の対イオンは、トリメチルステアリルアンモニウムイオン(TMSA+)となっていた。得られた微細繊維状セルロース含有物の固形分濃度は90質量%であった。また、微細繊維状セルロース含有物中に含まれる微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、10nm未満であった。
<Comparative example 4>
[Manufacture of fine fibrous cellulose-containing material]
A fine fibrous cellulose-containing material was obtained in the same manner as in Example 1, except that 2.30% by mass of trimethylstearylammonium chloride aqueous solution was used instead of 3.43% by mass of trihexyltetradecylphosphonium chloride aqueous solution. .
The counter ion of the phosphate group contained in the fine fibrous cellulose-containing material was trimethylstearylammonium ion (TMSA + ). The solid content concentration of the obtained fine fibrous cellulose-containing material was 90% by mass. Further, when the fiber width of the fine fibrous cellulose contained in the fine fibrous cellulose-containing material was measured using a transmission electron microscope, it was less than 10 nm.
〔微細繊維状セルロース含有物の再分散〕
得られた微細繊維状セルロース含有物に、再分散有機溶媒としてメタノール(MeOH)を添加し、微細繊維状セルロースの含有量が2.0質量%となるよう調製した。その後、超音波処理装置(ヒールシャー製、UP400S)を用いて超音波処理を10分間行い、微細繊維状セルロース再分散液を得た。得られた微細繊維状セルロース再分散液の波長600nmにおける光透過率を後述の方法により測定した。
[Redispersion of fine fibrous cellulose-containing material]
Methanol (MeOH) was added as a redispersion organic solvent to the obtained fine fibrous cellulose-containing material to adjust the fine fibrous cellulose content to 2.0% by mass. Thereafter, ultrasonic treatment was performed for 10 minutes using an ultrasonic treatment device (manufactured by Hielscher, UP400S) to obtain a fine fibrous cellulose redispersion. The light transmittance of the obtained fine fibrous cellulose redispersion liquid at a wavelength of 600 nm was measured by the method described below.
<比較例5>
〔微細繊維状セルロース含有物の製造〕
0.59gの乳酸を添加して事前に中和した2.43質量%のN,N-ジドデシルメチルアミン水溶液を、3.43質量%のトリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド水溶液の代わりに用いた以外は実施例1と同様にして、微細繊維状セルロース含有物を得た。
微細繊維状セルロース含有物に含まれるリン酸基の対イオンは、N,N-ジドデシルメチルアンモニウムイオン(DDMA+)となっていた。得られた微細繊維状セルロース含有物の固形分濃度は95質量%であった。また、微細繊維状セルロース含有物中に含まれる微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、10nm未満であった。
<Comparative example 5>
[Manufacture of fine fibrous cellulose-containing material]
Except that a 2.43% by weight aqueous N,N-didodecylmethylamine solution, which had been neutralized in advance by adding 0.59 g of lactic acid, was used instead of a 3.43% by weight aqueous solution of trihexyltetradecylphosphonium chloride. A fine fibrous cellulose-containing material was obtained in the same manner as in Example 1.
The counter ion of the phosphate group contained in the fine fibrous cellulose-containing material was N,N-didodecylmethylammonium ion (DDMA + ). The solid content concentration of the obtained fine fibrous cellulose-containing material was 95% by mass. Further, when the fiber width of the fine fibrous cellulose contained in the fine fibrous cellulose-containing material was measured using a transmission electron microscope, it was less than 10 nm.
〔微細繊維状セルロース含有物の再分散〕
得られた微細繊維状セルロース含有物に、再分散有機溶媒としてジメチルホルムアミド(DMF)を添加し、微細繊維状セルロースの含有量が2.0質量%となるよう調製した。その後、超音波処理装置(ヒールシャー製、UP400S)を用いて超音波処理を10分間行い、微細繊維状セルロース再分散液を得た。得られた微細繊維状セルロース再分散液の波長600nmにおける光透過率を後述の方法により測定した。
[Redispersion of fine fibrous cellulose-containing material]
Dimethylformamide (DMF) was added as a redispersion organic solvent to the obtained fine fibrous cellulose-containing material to adjust the fine fibrous cellulose content to 2.0% by mass. Thereafter, ultrasonic treatment was performed for 10 minutes using an ultrasonic treatment device (manufactured by Hielscher, UP400S) to obtain a fine fibrous cellulose redispersion. The light transmittance of the obtained fine fibrous cellulose redispersion liquid at a wavelength of 600 nm was measured by the method described below.
<比較例6>
〔微細繊維状セルロース含有物の製造〕
1.80質量%のジ-n-アルキルジメチルアンモニウムクロリド(アルキル鎖の炭素原子数は16個または18個)水溶液を、1.60質量%のトリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド水溶液の代わりに用いた以外は実施例7と同様にして、微細繊維状セルロース組成物を得た。
微細繊維状セルロース含有物に含まれる亜リン酸基の対イオンは、ジ-n-アルキルジメチルアンモニウムイオン(DADMA+)となっていた。得られた微細繊維状セルロース含有物の固形分濃度は92質量%であった。また、微細繊維状セルロース含有物中に含まれる微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、10nm未満であった。
<Comparative example 6>
[Manufacture of fine fibrous cellulose-containing material]
Except that a 1.80% by mass aqueous solution of di-n-alkyldimethylammonium chloride (the number of carbon atoms in the alkyl chain is 16 or 18) was used instead of a 1.60% by mass aqueous solution of trihexyltetradecylphosphonium chloride. A fine fibrous cellulose composition was obtained in the same manner as in Example 7.
The counter ion of the phosphorous acid group contained in the fine fibrous cellulose-containing material was di-n-alkyldimethylammonium ion (DADMA + ). The solid content concentration of the obtained fine fibrous cellulose-containing material was 92% by mass. Further, when the fiber width of the fine fibrous cellulose contained in the fine fibrous cellulose-containing material was measured using a transmission electron microscope, it was less than 10 nm.
〔微細繊維状セルロース含有物の再分散〕
得られた微細繊維状セルロース含有物に、再分散有機溶媒としてメタノール(MeOH)を添加し、微細繊維状セルロースの含有量が2.0質量%となるよう調製した。その後、超音波処理装置(ヒールシャー製、UP400S)を用いて超音波処理を10分間行い、微細繊維状セルロース再分散液を得た。得られた微細繊維状セルロース再分散液の波長600nmにおける光透過率を後述の方法により測定した。
[Redispersion of fine fibrous cellulose-containing material]
Methanol (MeOH) was added as a redispersion organic solvent to the obtained fine fibrous cellulose-containing material to adjust the fine fibrous cellulose content to 2.0% by mass. Thereafter, ultrasonic treatment was performed for 10 minutes using an ultrasonic treatment device (manufactured by Hielscher, UP400S) to obtain a fine fibrous cellulose redispersion. The light transmittance of the obtained fine fibrous cellulose redispersion liquid at a wavelength of 600 nm was measured by the method described below.
<比較例7>
〔微細繊維状セルロース含有物の製造〕
1.31質量%のジ-n-アルキルジメチルアンモニウムクロリド(アルキル鎖の炭素原子数は16個または18個)水溶液を、1.16質量%のトリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド水溶液の代わりに用いた以外は実施例8と同様にして、微細繊維状セルロース組成物を得た。
微細繊維状セルロース含有物に含まれる硫酸基(スルホン酸基)の対イオンは、ジ-n-アルキルジメチルアンモニウムイオン(DADMA+)となっていた。得られた微細繊維状セルロース含有物の固形分濃度は93質量%であった。また、微細繊維状セルロース含有物中に含まれる微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、10nm未満であった。
<Comparative example 7>
[Manufacture of fine fibrous cellulose-containing material]
Except that a 1.31% by mass aqueous solution of di-n-alkyldimethylammonium chloride (the number of carbon atoms in the alkyl chain is 16 or 18) was used instead of a 1.16% by mass aqueous solution of trihexyltetradecylphosphonium chloride. A fine fibrous cellulose composition was obtained in the same manner as in Example 8.
The counter ion of the sulfuric acid group (sulfonic acid group) contained in the fine fibrous cellulose-containing material was di-n-alkyldimethylammonium ion (DADMA + ). The solid content concentration of the obtained fine fibrous cellulose-containing material was 93% by mass. Further, when the fiber width of the fine fibrous cellulose contained in the fine fibrous cellulose-containing material was measured using a transmission electron microscope, it was less than 10 nm.
〔微細繊維状セルロース含有物の再分散〕
得られた微細繊維状セルロース含有物に、再分散有機溶媒としてメタノール(MeOH)を添加し、微細繊維状セルロースの含有量が2.0質量%となるよう調製した。その後、超音波処理装置(ヒールシャー製、UP400S)を用いて超音波処理を10分間行い、微細繊維状セルロース再分散液を得た。得られた微細繊維状セルロース再分散液の波長600nmにおける光透過率を後述の方法により測定した。
[Redispersion of fine fibrous cellulose-containing material]
Methanol (MeOH) was added as a redispersion organic solvent to the obtained fine fibrous cellulose-containing material to adjust the fine fibrous cellulose content to 2.0% by mass. Thereafter, ultrasonic treatment was performed for 10 minutes using an ultrasonic treatment device (manufactured by Hielscher, UP400S) to obtain a fine fibrous cellulose redispersion. The light transmittance of the obtained fine fibrous cellulose redispersion liquid at a wavelength of 600 nm was measured by the method described below.
<比較例8>
〔微細繊維状セルロース含有物の製造〕
製造例4で得られた微細繊維状セルロース分散液Dを微細繊維状セルロース分散液Aの代わりに用い、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムクロリド水溶液の濃度を、3.43質量%から1.87質量%に変更した以外は実施例1と同様にして、微細繊維状セルロース含有物を得た。
微細繊維状セルロース含有物に含まれるカルボキシ基の対イオンは、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムイオン(THTP+)となっていた。得られた微細繊維状セルロース含有物の固形分濃度は91質量%であった。また、微細繊維状セルロース含有物中に含まれる微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、10nm未満であった。
<Comparative example 8>
[Manufacture of fine fibrous cellulose-containing material]
The fine fibrous cellulose dispersion D obtained in Production Example 4 was used instead of the fine fibrous cellulose dispersion A, and the concentration of the trihexyltetradecylphosphonium chloride aqueous solution was increased from 3.43% by mass to 1.87% by mass. A fine fibrous cellulose-containing material was obtained in the same manner as in Example 1 except for the following changes.
The counter ion of the carboxy group contained in the fine fibrous cellulose-containing material was trihexyltetradecylphosphonium ion (THTP + ). The solid content concentration of the obtained fine fibrous cellulose-containing material was 91% by mass. Further, when the fiber width of the fine fibrous cellulose contained in the fine fibrous cellulose-containing material was measured using a transmission electron microscope, it was less than 10 nm.
〔微細繊維状セルロース含有物の再分散〕
得られた微細繊維状セルロース含有物に、再分散有機溶媒としてメタノール(MeOH)を添加し、微細繊維状セルロースの含有量が2.0質量%となるよう調製した。その後、超音波処理装置(ヒールシャー製、UP400S)を用いて超音波処理を10分間行い、微細繊維状セルロース再分散液を得た。得られた微細繊維状セルロース再分散液の波長600nmにおける光透過率を後述の方法により測定した。
[Redispersion of fine fibrous cellulose-containing material]
Methanol (MeOH) was added as a redispersion organic solvent to the obtained fine fibrous cellulose-containing material to adjust the fine fibrous cellulose content to 2.0% by mass. Thereafter, ultrasonic treatment was performed for 10 minutes using an ultrasonic treatment device (manufactured by Hielscher, UP400S) to obtain a fine fibrous cellulose redispersion. The light transmittance of the obtained fine fibrous cellulose redispersion liquid at a wavelength of 600 nm was measured by the method described below.
〔シート化〕
上記で得られた微細繊維状セルロース再分散液を、シートの仕上がり坪量が100g/m2となるように計量してガラスシャーレ上に注ぎ、70℃の熱風乾燥機で実質的に溶媒が揮発するまで乾燥させ微細繊維状セルロース含有シートを得た。得られた微細繊維状セルロース含有シートのヘーズを後述の方法により測定した。
[Sheeting]
The fine fibrous cellulose redispersion obtained above was weighed and poured onto a glass Petri dish so that the finished basis weight of the sheet was 100 g/ m2 , and the solvent was substantially volatilized in a hot air dryer at 70°C. The mixture was dried to obtain a fine fibrous cellulose-containing sheet. The haze of the obtained fine fibrous cellulose-containing sheet was measured by the method described below.
なお、実施例及び比較例で得られた微細繊維状セルロースのアニオン性基の対イオンとして導入された有機オニウムイオンの総炭素数は下記の通りであった。
トリヘキシルテトラデシルホスホニウムイオン(THTP+):32
トリブチルドデシルホスホニウムイオン(TBDP+):24
ジ-n-アルキルジメチルアンモニウムイオン(DADMA+):34~38
アルキルジメチルベンジルアンモニウムイオン(ADMBA+):17~27
トリメチルステアリルアンモニウムイオン(TMSA+):21
N,N-ジドデシルメチルアンモニウムイオン(DDMA+):25
The total number of carbon atoms of the organic onium ions introduced as counter ions to the anionic groups of the fine fibrous cellulose obtained in Examples and Comparative Examples was as follows.
Trihexyltetradecylphosphonium ion (THTP + ): 32
Tributyldodecylphosphonium ion (TBDP + ): 24
Di-n-alkyldimethylammonium ion (DADMA + ): 34-38
Alkyldimethylbenzylammonium ion (ADMBA + ): 17-27
Trimethylstearylammonium ion (TMSA + ): 21
N,N-didodecylmethylammonium ion (DDMA + ): 25
実施例及び比較例で再分散有機溶媒として使用した有機溶媒について、HSP値の座標と、その座標から点P(δd=16.5、δp=12.5、δh=14.5)までの距離は下記の通りであった(なお、単位はいずれもMPa1/2)。
メタノール(MeOH)
δd=15.1、δp=12.3、δh=22.3、点Pからの距離=7.9
エタノール(EtOH)
δd=15.8、δp=8.8、δh=19.4、点Pからの距離=6.2
ジメチルアセトアミド(DMAc)
δd=16.8、δp=11.5、δh=9.4、点Pからの距離=5.2
ジメチルホルムアミド(DMF)
δd=17.4、δp=13.7、δh=11.3、点Pからの距離=3.5
メタノールと2-プロパノールの混合溶媒(MeOH+IPA)
δd=15.5、δp=9.2、δh=19.4、点Pからの距離=6.0
メチルエチルケトン(MEK)
δd=16.0、δp=9.0、δh=5.1、点Pからの距離=10.0
For the organic solvents used as redispersion organic solvents in Examples and Comparative Examples, the coordinates of HSP values and the distance from the coordinates to point P (δd = 16.5, δp = 12.5, δh = 14.5) were as follows (all units are MPa 1/2 ).
Methanol (MeOH)
δd=15.1, δp=12.3, δh=22.3, distance from point P=7.9
Ethanol (EtOH)
δd=15.8, δp=8.8, δh=19.4, distance from point P=6.2
Dimethylacetamide (DMAc)
δd=16.8, δp=11.5, δh=9.4, distance from point P=5.2
Dimethylformamide (DMF)
δd=17.4, δp=13.7, δh=11.3, distance from point P=3.5
Mixed solvent of methanol and 2-propanol (MeOH+IPA)
δd=15.5, δp=9.2, δh=19.4, distance from point P=6.0
Methyl ethyl ketone (MEK)
δd=16.0, δp=9.0, δh=5.1, distance from point P=10.0
<測定>
〔リンオキソ酸基量の測定〕
微細繊維状セルロースのリンオキソ酸基量は、対象となる微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液をイオン交換水で含有量が0.2質量%となるように希釈して作製した繊維状セルロース含有スラリーに対し、イオン交換樹脂による処理を行った後、アルカリを用いた滴定を行うことにより測定した。
イオン交換樹脂による処理は、上記繊維状セルロース含有スラリーに体積で1/10の強酸性イオン交換樹脂(アンバージェット1024;オルガノ株式会社、コンディショング済)を加え、1時間振とう処理を行った後、目開き90μmのメッシュ上に注いで樹脂とスラリーを分離することにより行った。
また、アルカリを用いた滴定は、イオン交換樹脂による処理後の繊維状セルロース含有スラリーに、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を5秒に10μLずつ加えながら、スラリーが示すpHの値の変化を計測することにより行った。なお、滴定開始の15分前から窒素ガスをスラリーに吹き込みながら滴定を行った。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットした曲線において、増分(pHのアルカリ滴下量に対する微分値)が極大となる点が二つ観測される。これらのうち、アルカリを加えはじめて先に得られる増分の極大点を第1終点と呼び、次に得られる増分の極大点を第2終点と呼ぶ(図1)。滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中の第1解離酸量と等しくなる。また、滴定開始から第2終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中の総解離酸量と等しくなる。なお、滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象スラリー中の固形分(g)で除した値をリンオキソ酸基量(mmol/g)とした。
<Measurement>
[Measurement of phosphorus oxoacid group amount]
The amount of phosphorus oxo acid groups in the fine fibrous cellulose is determined by diluting the fine fibrous cellulose dispersion containing the target fine fibrous cellulose with ion-exchanged water to a content of 0.2% by mass. The measurement was performed by treating a cellulose-containing slurry with an ion exchange resin and then titrating it with an alkali.
For the treatment with ion exchange resin, 1/10 of the volume of strongly acidic ion exchange resin (Amber Jet 1024; Organo Co., Ltd., conditioned) was added to the fibrous cellulose-containing slurry, and the mixture was shaken for 1 hour. The slurry was poured onto a mesh having an opening of 90 μm to separate the resin and the slurry.
In addition, titration using an alkali is performed by adding 10 μL of 0.1N sodium hydroxide aqueous solution every 5 seconds to the fibrous cellulose-containing slurry after treatment with an ion exchange resin, and measuring the change in the pH value of the slurry. It was done by doing. Note that the titration was performed while blowing nitrogen gas into the slurry 15 minutes before the start of the titration. In this neutralization titration, on a curve in which the measured pH is plotted against the amount of alkali added, two points are observed where the increment (differential value of pH with respect to the amount of alkali added) becomes maximum. Among these, the maximum point of increment obtained first after starting to add the alkali is called the first end point, and the maximum point of increment obtained next is called the second end point (FIG. 1). The amount of alkali required from the start of titration to the first end point is equal to the amount of first dissociated acid in the slurry used for titration. Further, the amount of alkali required from the start of titration to the second end point is equal to the total amount of dissociated acid in the slurry used for titration. The amount of alkali (mmol) required from the start of titration to the first end point divided by the solid content (g) in the slurry to be titrated was defined as the amount of phosphorus oxoacid group (mmol/g).
〔カルボキシ基量の測定〕
微細繊維状セルロースのカルボキシ基量は、対象となる微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液をイオン交換水で含有量が0.2質量%となるように希釈して作製した繊維状セルロース含有スラリーに対し、イオン交換樹脂による処理を行った後、アルカリを用いた滴定を行うことにより測定した。
イオン交換樹脂による処理は、0.2質量%の微細繊維状セルロース含有スラリーに体積で1/10の強酸性イオン交換樹脂(アンバージェット1024;オルガノ株式会社製、コンディショング済)を加え、1時間振とう処理を行った後、目開き90μmのメッシュ上に注いで樹脂とスラリーを分離することにより行った。
また、アルカリを用いた滴定は、イオン交換樹脂による処理後の繊維状セルロース含有スラリーに、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を5秒に10μLずつ加えながら、スラリーが示すpHの値の変化を計測することにより行った。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットした曲線において、増分(pHのアルカリ滴下量に対する微分値)が極大となる点が一つ観測される。この増分の極大点を第1終点と呼ぶ(図2)。滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中のカルボキシ基量と等しくなる。なお、滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象の微細繊維状セルロース含有スラリー中の固形分(g)で除すことで、カルボキシ基の導入量(mmol/g)を算出した。
[Measurement of carboxy group amount]
The carboxy group content of the fine fibrous cellulose is determined by diluting a fine fibrous cellulose dispersion containing the target fine fibrous cellulose with ion-exchanged water to a content of 0.2% by mass. The slurry contained was treated with an ion exchange resin, and then titrated with an alkali for measurement.
For treatment with ion exchange resin, 1/10 volume of strongly acidic ion exchange resin (Amber Jet 1024; manufactured by Organo Co., Ltd., conditioned) was added to a slurry containing 0.2% by mass of fine fibrous cellulose, and the mixture was left for 1 hour. After the shaking treatment, the slurry was poured onto a mesh having an opening of 90 μm to separate the resin and the slurry.
In addition, titration using an alkali is performed by adding 10 μL of 0.1N sodium hydroxide aqueous solution every 5 seconds to the fibrous cellulose-containing slurry after treatment with an ion exchange resin, and measuring the change in the pH value of the slurry. It was done by doing. In this neutralization titration, on a curve in which the measured pH is plotted against the amount of alkali added, one point is observed where the increment (differential value of pH with respect to the amount of alkali added) becomes maximum. The maximum point of this increment is called the first end point (FIG. 2). The amount of alkali required from the start of titration to the first end point is equal to the amount of carboxy groups in the slurry used for titration. Note that the amount of carboxy group introduced (mmol/ g) was calculated.
〔硫黄オキソ酸基量の測定〕
微細繊維状セルロースの硫黄オキソ酸基量は、次のように測定した。まず、凍結乾燥及び粉砕処理後の試料を密閉容器中で硝酸を用いて加圧加熱分解した。その後、適宜希釈してICP-OESで硫黄量を測定した。供試した微細繊維状セルロースの絶乾質量で割り返して算出した値を微細繊維状セルロースの硫黄オキソ酸基量(単位:mmol/g)とした。
[Measurement of sulfur oxoacid group amount]
The amount of sulfur oxoacid groups in the fine fibrous cellulose was measured as follows. First, the sample after freeze-drying and pulverization was decomposed under pressure and heat using nitric acid in a closed container. Thereafter, it was diluted appropriately and the amount of sulfur was measured by ICP-OES. The value calculated by dividing by the absolute dry mass of the fine fibrous cellulose tested was defined as the amount of sulfur oxoacid groups in the fine fibrous cellulose (unit: mmol/g).
〔微細繊維状セルロース再分散液(繊維状セルロース分散液)の波長600nmにおける光透過率の測定〕
紫外可視近赤外分光光度計(日本分光社製、V-770)で、光路長1cmの石英セルを用いて、微細繊維状セルロース再分散液の波長600nmにおける光透過率を測定した。測定時の微細繊維状セルロース再分散液濃度は2.0質量%とした。なお、光透過率の測定におけるゼロ点測定は、各再分散液における有機溶媒で行った。
[Measurement of light transmittance of fine fibrous cellulose redispersion liquid (fibrous cellulose dispersion liquid) at a wavelength of 600 nm]
The light transmittance of the fine fibrous cellulose redispersion liquid at a wavelength of 600 nm was measured using an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, V-770) using a quartz cell with an optical path length of 1 cm. The concentration of the fine fibrous cellulose redispersion liquid at the time of measurement was 2.0% by mass. Note that the zero point measurement in the measurement of light transmittance was performed using the organic solvent in each redispersion liquid.
〔微細繊維状セルロース含有シートのヘーズ測定〕
JIS K 7136に準拠し、ヘーズメータ(村上色彩技術研究所社製、HM-150)を用いて微細繊維状セルロース含有シートのヘーズを測定した。
[Haze measurement of sheet containing fine fibrous cellulose]
The haze of the fine fibrous cellulose-containing sheet was measured in accordance with JIS K 7136 using a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Research Institute).
なお、実施例2~8で得られた微細繊維状セルロース再分散液をガラスシャーレ上に注ぎ、各々の溶媒の沸点+5℃の条件で、実質的に溶媒が揮発するまで乾燥させ微細繊維状セルロースのシートを得たところ、いずれの分散液からも透明性に優れた微細繊維状セルロース含有シートが得られることが確認できた。 The fine fibrous cellulose redispersion obtained in Examples 2 to 8 was poured onto a glass Petri dish and dried at the boiling point of each solvent + 5°C until the solvent was substantially volatilized. It was confirmed that fine fibrous cellulose-containing sheets with excellent transparency could be obtained from any of the dispersions.
実施例では、有機溶媒への分散性に優れた繊維状セルロース分散液(再分散液)が得られた。一方、比較例で得られた繊維状セルロース分散液(再分散液)においては、繊維状セルロースの分散性が十分ではなかった。 In the examples, fibrous cellulose dispersions (redispersions) with excellent dispersibility in organic solvents were obtained. On the other hand, in the fibrous cellulose dispersion (redispersion) obtained in the comparative example, the dispersibility of the fibrous cellulose was not sufficient.
Claims (8)
有機溶媒と、を含む繊維状セルロース分散液であって、
前記繊維状セルロースは、前記無機オキソ酸基又は前記無機オキソ酸基に由来する置換基の対イオンとして有機ホスホニウムイオンを有し、
前記有機溶媒のハンセン溶解度パラメータの座標が、δd=16.5、δp=12.5、δh=14.5を中心とする半径8MPa1/2の球の範囲内である、繊維状セルロース分散液。 A fibrous cellulose having an inorganic oxo acid group or a substituent derived from an inorganic oxo acid group and having a fiber width of 1000 nm or less,
A fibrous cellulose dispersion comprising an organic solvent,
The fibrous cellulose has an organic phosphonium ion as a counter ion of the inorganic oxo acid group or a substituent derived from the inorganic oxo acid group,
A fibrous cellulose dispersion, wherein the coordinates of the Hansen solubility parameters of the organic solvent are within the range of a sphere with a radius of 8 MPa 1/2 centered at δd = 16.5, δp = 12.5, δh = 14.5. .
(a)炭素数が5以上の炭化水素基を含む;
(b)総炭素数が17以上である。 The fibrous cellulose dispersion according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic phosphonium ion satisfies at least one condition selected from the following (a) and (b);
(a) Contains a hydrocarbon group having 5 or more carbon atoms;
(b) The total number of carbon atoms is 17 or more.
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