WO2012137623A1 - セルロース系樹脂およびその製造方法 - Google Patents

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cardanol
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修吉 田中
成日 文
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日本電気株式会社
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    • C08G18/8067Masked polyisocyanates masked with compounds having only one group containing active hydrogen with monohydroxy compounds phenolic compounds

Definitions

  • the present invention relates to a cellulose resin and a method for producing the same.
  • Bioplastics made from plants can contribute to oil depletion countermeasures and global warming countermeasures, and in addition to general products such as packaging, containers, and fibers, they are also being used in durable products such as electronic devices and automobiles.
  • Cellulose is a polymer in which ⁇ -glucose is polymerized, but has high crystallinity, so it is hard and brittle and has no thermoplasticity. Furthermore, since it contains many hydroxy groups, its water absorption is high and its water resistance is low. Therefore, various studies for improving the characteristics of cellulose have been conducted.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 11-255801 discloses a biodegradable graft polymer having thermoplasticity obtained by ring-opening graft polymerization of ⁇ -caprolactone to cellulose acetate having a hydroxy group. Yes.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-8035 discloses a fiber substrate made of aramid pulp and cellulose fiber, a filler made of calcium carbonate and cashew dust, and a binder made of phenol resin.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-32869 discloses a friction material formed using a base substrate made of aramid fibers and cellulose fibers, a filler made of graphite and cashew dust, and an organic-inorganic composite binder. Has been. It is described that this friction material is applied to clutch facing of a power transmission system such as an automobile.
  • Non-Patent Document 1 (George John et al., Polymer Bulletin, 22, p.89-94 (1989)) describes a grafting reaction in which a paper sheet is immersed in cardanol and the cardanol is bound to cellulose constituting the paper sheet. It is described that the water resistance of paper can be improved by performing the above. In this grafting reaction, it is described that a terminal double bond of cardanol and a hydroxy group of cellulose are bonded in the presence of boron trifluoride diethyl ether (BF 3 -OEt 2 ).
  • boron trifluoride diethyl ether BF 3 -OEt 2
  • Non-Patent Document 2 (Emmett M. Partain et al., Polymer Preprints, 39, p.82-83 (1998)) shows that water resistance is improved by bonding cardanol having an epoxy group introduced into hydroxyethyl cellulose. Is described.
  • Cellulosic bioplastics are insufficient in strength, heat resistance, water resistance, and thermoplasticity due to the influence of the characteristics of cellulose itself. Especially, these characteristics are necessary for application to durable products such as exteriors for electronic devices. Improvement is necessary.
  • Cellulosic bioplastics can also be reduced in heat resistance and strength (especially rigidity) by adding a plasticizer to improve the thermoplasticity, or by reducing the uniformity of the plasticizer and bleeding out the plasticizer. Problem of seeping out).
  • plasticizer made of petroleum raw material
  • the plant utilization rate is lowered.
  • An object of the present invention is to provide a cellulosic resin having a high plantiness and a high utilization rate of non-edible parts, which has improved lightness of color as well as thermoplasticity (moldability), heat resistance, strength and water resistance, and the resin. It is in providing the simple manufacturing method of this.
  • the hydrogenated cardanol and the cellulose are reacted with a hydroxyl group of a hydrogenated cardanol containing 3-pentadecylcyclohexanol and a hydroxyl group of cellulose or a derivative thereof and an isocyanate group of a diisocyanate compound.
  • a cellulose resin formed by bonding with a derivative thereof is provided.
  • a resin composition containing the above cellulose resin as a base resin.
  • a molding material containing the above cellulose resin as a base resin.
  • a hydroxy group of a hydrogenated cardanol containing 3-pentadecylcyclohexanol and an isocyanate group of a diisocyanate compound are reacted to bond the hydrogenated cardanol and the diisocyanate, thereby adding a diisocyanate.
  • Forming a cardanol derivative There is provided a method for producing a cellulose-based resin, comprising a step of reacting an isocyanate group of the diisocyanate-added cardanol derivative with a hydroxy group of cellulose or a derivative thereof to bind the diisocyanate-added cardanol derivative and the cellulose or a derivative thereof.
  • a cellulosic resin having a high plantiness and a high non-edible part utilization rate, with improved lightness of color, together with thermoplasticity (moldability), heat resistance, strength and water resistance,
  • thermoplasticity moldingability
  • heat resistance strength
  • water resistance thermoplasticity
  • the cellulosic resin according to an embodiment of the present invention is obtained by bonding hydrogenated cardanol (3-pentadecylcyclohexanol) to cellulose or a derivative thereof using a diisocyanate compound.
  • a diisocyanate compound a diisocyanate compound
  • binding (addition) of cardanol or a derivative thereof to cellulose or a derivative thereof is referred to as “grafting” as appropriate.
  • Such grafting can improve mechanical properties (particularly toughness), water resistance and color brightness.
  • the amount of plasticizer added can be reduced or the plasticizer need not be added.
  • a decrease in heat resistance and strength (particularly rigidity) can be suppressed as compared with a cellulose resin to which a plasticizer is added, the homogeneity of the resin can be increased, and the problem of bleeding out can be solved.
  • the addition amount of the plasticizer made of petroleum raw material can be reduced or not added, the plant property can be improved as a result.
  • cellulose and cardanol are both non-edible parts of plants, the utilization rate of non-edible parts can be increased.
  • a grafted cellulose resin can be easily produced by using a diisocyanate compound.
  • the additional number DS CD hydrogenated cardanol is preferably 0.1 or more.
  • the number DS OH hydroxy groups remaining per glucose unit is preferably 0.9 or less.
  • a reactive hydrocarbon compound having a functional group capable of reacting with the hydroxy group can be added to the hydroxy group of cellulose or a derivative thereof.
  • this reactive hydrocarbon compound those having a carboxyl group, a carboxylic acid halide group, a carboxylic anhydride group, or an isocyanate group can be used.
  • the reactive hydrocarbon compound include aliphatic monocarboxylic acids, aromatic monocarboxylic acids, alicyclic monocarboxylic acids, acid halides or acid anhydrides of these monocarboxylic acids, aliphatic monoisocyanates, aromatic monocarboxylic acids. Isocyanates and alicyclic monoisocyanates can be used.
  • the addition number DS XX of the reactive hydrocarbon compound per glucose unit can be set to 0.1 or more.
  • At least one acyl group selected from an acetyl group, a propionyl group, and a butyryl group can be added to the hydroxy group of cellulose or a derivative thereof.
  • the additional number DS AC of the acyl group can be set to 0.5 or more.
  • At least one first acyl group selected from an acetyl group, a propionyl group, and a butyryl group, and at least one monocarboxylic acid selected from an aromatic carboxylic acid and an alicyclic carboxylic acid are added to the hydroxy group of cellulose or a derivative thereof.
  • a second acyl group derived from an acid can be added.
  • the first acyl group addition number DS AC per glucose unit can be set to 0.5 or more
  • the second acyl group addition number DS XX can be set to 0.1 or more.
  • the total amount of the cellulose component and the cardanol component is preferably 50% by mass or more based on the entire resin.
  • the resin composition according to the embodiment of the present invention includes a cellulose-based resin as a base resin, and may further include a thermoplastic polyurethane elastomer or a modified silicone compound.
  • Cellulose is a linear polymer of ⁇ -glucose represented by the following formula (1), and each glucose unit has three hydroxy groups. Cardanol derivatives can be grafted using these hydroxy groups.
  • Cellulose is a main component of vegetation and is obtained by separating other components such as lignin from vegetation. In addition to those obtained in this manner, cotton or pulp having a high cellulose content can be purified or used as it is.
  • the polymerization degree of cellulose is preferably in the range of 50 to 5000, more preferably 100 to 3000, as the glucose polymerization degree. If the degree of polymerization is too low, the strength, heat resistance, etc. of the produced resin may not be sufficient. On the other hand, if the degree of polymerization is too high, the melt viscosity of the produced resin becomes too high, which may hinder molding.
  • Cellulose (or a derivative thereof) may be mixed with chitin or chitosan having a similar structure. When mixed, 30% by mass or less is preferable, and 20% by mass or less is preferable, 10 mass% or less is still more preferable.
  • examples of the cellulose derivative include those obtained by acylating, etherifying, or grafting a part of these hydroxy groups.
  • organic acid esters such as cellulose acetate, cellulose butyrate, and cellulose propionate
  • inorganic acid esters such as cellulose nitrate, cellulose sulfate, and cellulose phosphate
  • cellulose acetate propionate cellulose acetate butyrate, and cellulose acetate
  • Examples include hybrid esters such as phthalate and cellulose nitrate acetate; etherified celluloses such as methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose.
  • cellulose grafted with styrene (meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid ester, ⁇ -caprolactone, lactide, glycolide and the like.
  • acylated cellulose, etherified cellulose, and grafted cellulose may be used alone or in combination of two or more.
  • cellulose for example, at least one acylated cellulose selected from cellulose acetate, cellulose propionate, and cellulose butyrate in which a part of the hydroxy group is acylated is preferably used. be able to.
  • cellulose derivative is used to include both a cellulose compound and a compound having a cellulose skeleton obtained by introducing a functional group biologically or chemically from cellulose as a raw material.
  • the linear hydrocarbon portion of cardanol contributes to the improvement of the flexibility and hydrophobicity of the resin, and the phenol portion has a highly reactive hydroxy group used for grafting.
  • hydrogenated cardanol (3-pentadecylcyclohexanol) obtained from such cardanol is grafted to cellulose (or a derivative thereof)
  • mechanical properties especially toughness
  • thermoplasticity can be imparted
  • the hydrophobicity of the hydrogenated cardanol makes it water resistant. Can be improved.
  • Hydrogenated cardanol (3-pentadecylcyclohexanol) is obtained by converting the unsaturated bond (double bond) of the phenol part and linear hydrocarbon part of the cardanol into a saturated bond by hydrogenation.
  • the conversion rate (hydrogenation rate) of unsaturated bonds by hydrogenation is preferably 90 mol% or more, and more preferably 95 mol% or more.
  • the residual ratio of unsaturated bonds in cardanol after hydrogenation is preferably 0.2 or less, more preferably 0.1 or less.
  • the method for hydrogenation is not particularly limited, and a normal method can be used.
  • the catalyst include noble metals such as palladium, ruthenium, rhodium and platinum, or nickel or a metal selected from these metals supported on a support such as activated carbon, activated alumina or diatomaceous earth.
  • a reaction system a batch system in which a reaction is performed while suspending and stirring a powdered catalyst, or a continuous system using a reaction tower filled with a molded catalyst can be employed.
  • the solvent for hydrogenation may not be used depending on the method of hydrogenation. However, when a solvent is used, alcohols, ethers, esters, and saturated hydrocarbons are usually used.
  • the reaction temperature at the time of hydrogenation is not particularly limited, but can usually be set to 20 to 250 ° C., preferably 50 to 200 ° C. If the reaction temperature is too low, the hydrogenation rate will be slow, and conversely if too high, the decomposition products may increase.
  • the hydrogen pressure at the time of hydrogenation is usually 10 to 80 kgf / cm 2 (9.8 ⁇ 10 5 to 78.4 ⁇ 10 5 Pa), preferably 20 to 50 kgf / cm 2 (19.6 ⁇ 10 5 to 49). 0.0 ⁇ 10 5 Pa).
  • Hydrogenation can be performed before the diisocyanate-added cardanol derivative is formed, after the diisocyanate-added cardanol derivative is formed and before grafting, and after the diisocyanate-added cardanol derivative is grafted. From the viewpoint of efficiency and the like, it is preferable before grafting of the diisocyanate-added cardanol derivative, and more preferably before formation of the diisocyanate-added cardanol derivative.
  • Grafting is performed using a diisocyanate compound capable of reacting with a hydroxy group of cellulose (or a derivative thereof) and a hydroxy group of hydrogenated cardanol (3-pentadecylcyclohexanol).
  • the cellulose carbon atom to which the hydroxy group of cellulose (or a derivative thereof) is bonded and the cardanol carbon atom to which the hydroxy group of hydrogenated cardanol (3-pentadecylcyclohexanol) is bonded are organic groups (for example, Are linked via two urethane bonds linked by an alkylene chain having 3 to 12 carbon atoms. According to such grafting, the graft reaction efficiency can be improved and side reactions can be suppressed. Further, it can be produced by a simple method with few production steps and few by-products.
  • one isocyanate group of this diisocyanate compound and the hydroxy group of hydrogenated cardanol (3-pentadecylcyclohexanol) are bonded to obtain a diisocyanate-added cardanol derivative.
  • the obtained diisocyanate addition cardanol derivative and cellulose (or its derivative) can be combined using the hydroxyl group of this cellulose (or its derivative) and the isocyanate group of this diisocyanate addition cardanol derivative.
  • the hydroxy group of cellulose (or a derivative thereof) and the hydroxy group of hydrogenated cardanol (3-pentadecylcyclohexanol) are eliminated to form a graft bond, and the cellulose (or a derivative thereof)
  • the hydrophobic structure of cardanol can be introduced and the water resistance can be improved.
  • the cyclohexane moiety of hydrogenated cardanol (3-pentadecylcyclohexanol) reacts with cellulose to be immobilized, so that the grafted hydrogenated cardanol (3-pentadecyl) is immobilized.
  • the interaction between the linear hydrocarbon moieties of (cyclohexanol) is enhanced, and it is possible to obtain a desired improvement in mechanical properties.
  • the grafting is performed by eliminating the hydroxy group of the cardanol derivative, it is advantageous from the viewpoint of improving water resistance (suppressing water absorption) as compared with grafting without using a hydroxy group.
  • the diisocyanate compound is preferably a compound containing a hydrocarbon group in which two isocyanate groups are bonded.
  • the hydrocarbon group preferably has 3 or more carbon atoms, preferably 20 or less, more preferably 15 or less, and further preferably 12 or less. preferable. If the number of carbon atoms is too large, the molecule becomes too large and the reactivity decreases, and as a result, it may be difficult to increase the grafting rate.
  • hydrocarbon groups examples include methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, heptamethylene group, octamethylene group, decamethylene group, dodecamethylene group, hexadecamethylene group, etc.
  • Divalent chain aliphatic hydrocarbon group (particularly linear alkylene group); cycloheptane ring, cyclohexane ring, cyclooctane ring, bicyclopentane ring, tricyclohexane ring, bicyclooctane ring, bicyclononane ring, tricyclodecane ring, etc.
  • Divalent alicyclic hydrocarbon group having a free valence on the carbon atom of the aliphatic ring divalent aromatic hydrocarbon group having a free valence on the carbon atom of the aromatic ring such as a benzene ring or naphthalene ring ( Phenylene group, naphthylene group, biphenylene group, etc.) and divalent groups composed of these combinations. .
  • the rigidity of the resin can be improved due to their rigidity.
  • the hydrocarbon group is a chain aliphatic hydrocarbon group, the toughness of the resin can be improved due to its flexibility.
  • Particularly preferred are aliphatic diisocyanates in which isocyanate groups are bonded to carbon atoms at both ends of a linear alkylene chain having 3 to 12 carbon atoms.
  • diisocyanate compound examples include 1,3-trimethylene diisocyanate, 1,4-tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), 1,8-octamethylene diisocyanate, 1,12- Aliphatic diisocyanate compounds such as dodecamethylene diisocyanate; tolylene diisocyanate (TDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI), tolidine diisocyanate, xylylene diisocyanate (XDI) Aromatic diisocyanate compounds such as tetramethylxylene diisocyanate (TMXDI); dicyclohexylmethane diisocyanate (HMDI: hydrogenated MDI), hydrogenated XDI, isophor Alicyclic diisocyanate compounds such as emissions diisocyanate (IPDI) and the
  • the isocyanate group of such a diisocyanate compound is reacted with the hydroxy group of a cardanol derivative to form a diisocyanate-added cardanol derivative, and the diisocyanate-added cardanol derivative and cellulose (or a derivative thereof) are converted into the hydroxy of the cellulose (or a derivative thereof).
  • a group can be bonded by reacting with an isocyanate group of the diisocyanate-added cardanol derivative.
  • Grafting using such a diisocyanate compound involves preparing a carboxyl group-containing cardanol derivative by reacting a carboxylic acid-based polyfunctional compound (dicarboxylic acid, carboxylic acid anhydride or monochloroacetic acid) with cardanol.
  • a carboxylic acid-based polyfunctional compound dicarboxylic acid, carboxylic acid anhydride or monochloroacetic acid
  • cardanol Compared with the method of combining a carboxylic acid group and a hydroxy group of cellulose (or a derivative thereof), a cellulose resin can be produced more easily with fewer reaction steps and without generating by-products.
  • the ratio (grafting rate) of hydrogenated cardanol bonded to cellulose (or a derivative thereof) to cellulose (or a derivative thereof) is the number of hydrogenated cardanol added per glucose unit of cellulose (or a derivative thereof) (DS CD ) (Average value), that is, the number of hydroxyl groups bonded to hydrogenated cardanol (hydroxyl substitution degree) (average value).
  • DS CD is preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, and may be set to 0.4 or more. If the DS CD is too low, the effect of grafting may not be sufficiently obtained.
  • the maximum value of DS CD is theoretically “3”, but is preferably 2.5 or less, more preferably 2 or less, and even more preferably 1.5 or less, from the viewpoint of ease of production (grafting). Further, the DS CD may be 1 or less, and a sufficient improvement effect can be obtained. As DS CD increases, tensile fracture strain (toughness) increases while maximum strength (tensile strength, bending strength) tends to decrease. Therefore, it is preferable to set appropriately according to desired characteristics.
  • This reactive hydrocarbon compound is a compound having at least one functional group capable of reacting with a hydroxy group in cellulose (or a derivative thereof), such as a carboxyl group, a carboxylic acid halide group or a carboxylic acid anhydride group, an isocyanate group, Examples thereof include hydrocarbon compounds having a chloroformate group or an acrylic group.
  • At least one compound selected from monocarboxylic acids such as aliphatic monocarboxylic acids, aromatic monocarboxylic acids, and alicyclic monocarboxylic acids, acid halides or acid anhydrides thereof, aliphatic monoisocyanates , At least one compound selected from aromatic monoisocyanate and alicyclic monoisocyanate, at least one compound selected from aliphatic monochloroformate, aromatic monochloroformate and alicyclic monochloroformate, acrylic ester, methacrylic ester Examples include acid esters.
  • aliphatic monocarboxylic acid examples include fatty acids having linear or branched side chains.
  • Aromatic monocarboxylic acids include those in which a carboxyl group is directly bonded to an aromatic ring, and those in which a carboxyl group is bonded to an aromatic ring via an alkylene group (for example, a methylene group or an ethylene group) Are combined).
  • Alicyclic monocarboxylic acids include those in which a carboxyl group is directly bonded to the alicyclic ring, those in which a carboxyl group is bonded to the alicyclic ring via an alkylene group (eg, methylene group, ethylene group) (aliphatic carboxylic acid to the alicyclic ring). Group to which a group is bonded).
  • aliphatic monoisocyanate examples include those in which an isocyanate group is bonded to an aliphatic hydrocarbon having a linear or branched side chain.
  • Aromatic monoisocyanates include those in which an isocyanate group is directly bonded to an aromatic ring, and those in which an isocyanate group is bonded to an aromatic ring via an alkylene group (for example, a methylene group or an ethylene group) (an aliphatic isocyanate group is bonded to an aromatic ring).
  • alkylene group for example, a methylene group or an ethylene group
  • alicyclic monoisocyanate those in which an isocyanate group is directly bonded to the alicyclic ring, those in which an isocyanate group is bonded to the alicyclic ring via an alkylene group (for example, a methylene group or an ethylene group) (the aliphatic isocyanate group is bonded to the alicyclic ring). Combined).
  • aliphatic monochloroformate examples include those in which a chloroformate group is bonded to an aliphatic hydrocarbon having a linear or branched side chain.
  • Aromatic monochloroformates include those in which a chloroformate group is directly bonded to an aromatic ring, and those in which a chloroformate group is bonded to an aromatic ring via an alkylene group (for example, methylene group, ethylene group). Group having a chloroformate group bonded thereto).
  • Alicyclic monochloroformates include those in which a chloroformate group is directly bonded to the alicyclic ring, and those in which a chloroformate group is bonded to the alicyclic ring via an alkylene group (for example, methylene group, ethylene group). And those having an aliphatic chloroformate group bonded thereto.
  • the reactive hydrocarbon compound preferably has 1 to 32 carbon atoms, and more preferably 1 to 20 carbon atoms.
  • the number of carbon atoms is too large, the molecule becomes too large and the reaction efficiency is lowered due to steric hindrance, and as a result, it becomes difficult to increase the grafting rate.
  • This reactive hydrocarbon compound is effective in improving the characteristics particularly when it is arranged so as to fill a gap portion of a three-dimensional structure composed of grafted hydrogenated cardanol.
  • this reactive hydrocarbon compound is an aromatic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group, it is particularly effective for improving rigidity and heat resistance, and particularly when it is an aliphatic hydrocarbon group. Effective for improving toughness.
  • aliphatic monocarboxylic acids used as reactive hydrocarbon compounds include acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, 2-ethyl-hexanecarboxylic acid, undecyl Acids, lauric acid, tridecylic acid, myristic acid, pentadecylic acid, palmitic acid, heptadecylic acid, stearic acid, nonadecanoic acid, arachidic acid, behenic acid, lignoceric acid, serotic acid, heptacosanoic acid, montanic acid, melicic acid, lactelic acid, etc.
  • Saturated fatty acids of these unsaturated acids such as butenoic acid, pentenoic acid, hexenoic acid, octenoic acid, undecylenic acid, oleic acid, sorbic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid; and their derivatives. These may further have a substituent.
  • Aromatic monocarboxylic acids used as reactive hydrocarbon compounds include those having a carboxyl group introduced into a benzene ring such as benzoic acid; aromatic carboxylic acids having an alkyl group introduced into a benzene ring such as toluic acid; phenyl An aliphatic carboxylic acid group introduced into a benzene ring such as acetic acid and phenylpropionic acid; an aromatic carboxylic acid having two or more benzene rings such as biphenyl carboxylic acid and biphenyl acetic acid; naphthalene carboxylic acid, tetralin carboxylic acid, etc. Examples thereof include aromatic carboxylic acids having a condensed ring structure; derivatives thereof.
  • Examples of the alicyclic monocarboxylic acid used as the reactive hydrocarbon compound include those in which a carboxyl group is introduced into an alicyclic ring such as cyclopentanecarboxylic acid, cyclohexanecarboxylic acid, and cyclooctanecarboxylic acid; and alicyclic rings such as cyclohexylacetic acid. Those having an aliphatic carboxylic acid group introduced; derivatives thereof.
  • Aliphatic monoisocyanates used as reactive hydrocarbon compounds include methyl isocyanate, ethyl isocyanate, propyl isocyanate, isopropyl isocyanate, butyl isocyanate, pentyl isocyanate, hexyl isocyanate, heptyl isocyanate, octyl isocyanate, nonyl isocyanate, decyl isocyanate, dodecyl isocyanate And saturated aliphatic isocyanates such as octadecyl isocyanate; unsaturated aliphatic isocyanates such as butenyl isocyanate, pentenyl isocyanate, hexenyl isocyanate, octenyl isocyanate, and dodecenyl isocyanate; and derivatives thereof. These may further have a substituent.
  • Aromatic monoisocyanates used as reactive hydrocarbon compounds include those having an isocyanate group introduced into a benzene ring such as phenyl isocyanate; aromatic carboxylic acids having an alkyl group introduced into a benzene ring such as tolyl isocyanate; phenylmethyl An aliphatic isocyanate group introduced into a benzene ring such as isocyanate or phenylethyl isocyanate; an aromatic isocyanate having two or more benzene rings such as biphenyl isocyanate or biphenylmethyl isocyanate; a condensed ring structure of naphthalene isocyanate or tetralin isocyanate Aromatic aromatics; derivatives thereof.
  • Examples of the alicyclic monoisocyanate used as the reactive hydrocarbon compound include those in which an isocyanate group is introduced into an alicyclic ring such as cyclopentyl isocyanate, cyclohexyl isocyanate, and cyclooctyl isocyanate; an aliphatic isocyanate group in an alicyclic ring such as cyclohexylmethyl isocyanate. And those derivatives thereof.
  • Aliphatic monochloroformates used as reactive hydrocarbon compounds include methyl chloroformate, ethyl chloroformate, propyl chloroformate, isopropyl chloroformate, butyl chloroformate, pentyl chloroformate, hexyl chloroformate Saturated aliphatic chloroformates such as heptylchloroformate, octylchloroformate, nonylchloroformate, decylchloroformate, dodecylchloroformate, octadecylchloroformate; butenyl chlorideformate, pentenylchloroformate, And unsaturated aliphatic chloroformates such as hexenyl chloroformate, octenyl chloroformate, dodecenyl chloroformate, and the like. These may further have a substituent.
  • Aromatic monochloroformates used as reactive hydrocarbon compounds include those in which a chloroformate group is introduced into a benzene ring such as phenylchloroformate; an alkyl group is introduced into a benzene ring such as tolylchloroformate Aromatic carboxylic acids; Aliphatic chloroformate groups introduced into benzene rings such as phenylmethyl chloroformate and phenylethyl chloroformate; two benzene rings such as biphenyl chloroformate and biphenylmethyl chloroformate Examples thereof include aromatic chloroformates having the above; aromatic chloroformates having a condensed ring structure of naphthalene chloroformate and tetralin chloroformate; and derivatives thereof.
  • Examples of alicyclic monochloroformates used as reactive hydrocarbon compounds include cyclopentylchloroformate, cyclohexylchloroformate, cyclooctylchloroformate and other alicyclic ring-introduced chloroformate groups; cyclohexylmethylchloro Those having an aliphatic chloroformate group introduced into an alicyclic ring such as formate; derivatives thereof.
  • the reactive functional group in these reactive hydrocarbon compounds may be any functional group that can react with the hydroxy group of cellulose, such as a carboxyl group, a carboxylic acid halide group (particularly a carboxylic acid chloride group), a carboxylic acid anhydride group,
  • a carboxyl group, a carboxylic acid halide group, an isocyanate group, and a chloroformate group are preferable, and a carboxylic acid chloride group, an isocyanate group, and a chloroformate group are particularly preferable.
  • Examples of carboxylic acid halide groups (particularly carboxylic acid chloride groups) include acid halide groups (particularly acid chloride groups) in which the carboxyl groups of the above-mentioned various carboxylic acids are acid-halogenated.
  • the reactive hydrocarbon compound used in the present embodiment is at least one monocarboxylic acid selected from an aromatic carboxylic acid and an alicyclic carboxylic acid, its acid halide or the like, particularly from the viewpoint of the rigidity (bending strength, etc.) of the resin.
  • the acid anhydride, aromatic monoisocyanate, alicyclic monoisocyanate, aromatic monochloroformate, and alicyclic monochloroformate are preferred.
  • an acyl group derived from at least one monocarboxylic acid selected from aromatic carboxylic acid and alicyclic carboxylic acid, or aromatic monoisocyanate and fat A carbamoyl group derived from at least one monoisocyanate selected from cyclic monoisocyanate, or at least one selected from aromatic monochloroformate, alicyclic monochloroformate, carbonate group derived from chloroformate is a hydroxy group of cellulose.
  • An added structure that is, a structure in which a hydrogen atom of a hydroxy group of cellulose is substituted with an acyl group, a carbamoyl group, or a carbonate group is obtained.
  • the number of hydroxy groups (hydroxylation degree) (average value) is preferably from 0.1 to 0.6, more preferably from 0.1 to 0.5, from the viewpoint of obtaining a desired effect.
  • the number of hydroxyl groups remaining per glucose unit after grafting of hydrogenated cardanol and reactive hydrocarbon compound ensures sufficient water resistance and thermal decomposition resistance. Therefore, 0.9 or less is preferable, and 0.7 or less is more preferable.
  • the reactive hydrocarbon compound can be grafted in the hydrogenated cardanol grafting step. This makes it possible to graft uniformly. In this case, these may be added simultaneously or separately, but the grafting reaction efficiency can be improved by grafting the hydrogenated cardanol and then grafting by adding a reactive hydrocarbon compound.
  • the grafting treatment is performed by heating cellulose (or a derivative thereof), hydrogenated cardanol, and optionally a reactive hydrocarbon compound, in a solvent capable of dissolving them, together with a catalyst, if necessary, at an appropriate temperature.
  • cellulose is difficult to dissolve in ordinary solvents, it can be dissolved in dimethylsulfoxide-amine solvents, dimethylformamide-chloral-pyridine solvents, dimethylacetamide-lithium chloride solvents, imidazolium ionic liquids, and the like.
  • a cellulose derivative whose solubility has been changed by preliminarily binding carboxylic acid or alcohol to a part of cellulose hydroxy group and reducing intermolecular force can be used.
  • An acylated cellulose in which a hydrogen atom of a hydroxy group is substituted with an acyl group such as an acetyl group, a propionyl group, or a butyryl group is preferable, and cellulose acetate that is acetated (acetylated) using acetic acid or acetic acid chloride is particularly preferable.
  • Acetic acid, propionic acid, butyric acid, and halides and anhydrides of these acids used for these acylations are included in the above-mentioned reactive hydrocarbon compounds.
  • Part or all of the hydrogen compound can be added (grafted) to the hydroxy group of the cellulose before grafting the hydrogenated cardanol.
  • the solvent to be selected preferably has a polar value of 0.15 or more and 0.5 or less.
  • the solvent that falls within this range include dioxane, tetrahydrofuran, ethyl acetate, chloroform, pyridine, methyl ethyl ketone, acetone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the polarity value is smaller than 0.15 or larger than 0.5, the solubility of the acylated cellulose or the cellulose resin produced as a result of the grafting treatment is low, and the reaction efficiency may be significantly reduced.
  • the polarity value is a value indicating the high polarity of the solvent when water is 1, and is defined in Solvents and Solvent Effects in Organic Chemistry, Wiley-VCH Publishers, 2rd ed., 1988, pp359-373 . Further, when a solvent having a polarity value in the above range and a specific gravity of 0.95 or less is used, the efficiency of removing impurities remaining in the product by filtration is increased, and a cellulose resin is more easily produced. be able to. Examples of such a solvent include tetrahydrofuran, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, acetone, dimethylformamide and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the catalyst deactivation prescription include a method of adding a deactivator such as phosphoric acid and a method of adding a catalyst adsorbent such as porous silica.
  • the remaining hydroxy groups that are not utilized for grafting of hydrogenated cardanol include those that remain as hydroxy groups, those that have been modified by acetylation or the like as described above, or those that have been added (grafted) with a reactive hydrocarbon compound. is there.
  • the greater the amount of hydroxy groups the greater the maximum strength and heat resistance, while the higher the water absorption.
  • the number of hydroxyl groups remaining per glucose unit (hydroxyl group residual degree, DS OH ) (average value) of the cellulose-based resin after grafting is preferably 0.9 or less, 0 .7 or less is more preferable.
  • the grafting ratio of hydrogenated cardanol (DS CD) from the viewpoint of securing sufficient, preferably 2.7 or less hydroxyl substitution degree DS AC by the acylation, 2.5 more preferably less, 2.2 or less Is more preferable.
  • the acyl group to be added by this acylation is preferably at least one selected from an acetyl group, a propionyl group, and a butyryl group.
  • the degree of substitution in the case of acetylation is indicated as DS Ace
  • the degree of substitution in the case of propionylation is indicated as DS Pr
  • the degree of substitution in the case of butyrylation is indicated as DS Bu .
  • the cellulose resin of the present embodiment has a total mass ratio (plant component ratio) of the cellulose component and the cardanol component to the entire cellulose resin after grafting of 50%.
  • the above is preferable, and 60% or more is more preferable.
  • the cellulose component corresponds to the structure represented by the above formula (1) in which the hydroxy group is not acylated or grafted, and the cardanol component is calculated to correspond to the structure represented by the above formula (2). To do.
  • thermoplasticity and elongation at break can be further improved by adding a plasticizer.
  • plasticizers include phthalate esters such as dibutyl phthalate, diaryl phthalate, diethyl phthalate, dimethyl phthalate, di-2-methoxyethyl phthalate, ethyl phthalyl ethyl glycolate, and methyl phthalyl ethyl glycolate; Tartrate esters such as dibutyl tartrate; adipates such as dioctyl adipate and diisononyl adipate; polyhydric alcohol esters such as triacetin, diacetyl glycerol, tripropionitrile glycerol and glycerol monostearate; triethyl phosphate, triphenyl phosphate, Phosphate esters, phthalate esters such as dibutyl phthalate, diaryl phthalate, diethyl phthalate, dimethyl phthalate
  • plasticizers include cyclohexanedicarboxylic acid esters such as dihexylcyclohexanedicarboxylate, dioctylcyclohexanedicarboxylate, and di-2-methyloctylcyclohexanedicarboxylate; trimexates such as dihexyl trimellitic acid, diethylhexyl trimellitic acid, and dioctyl trimellitic acid.
  • Mellitic acid esters pyromellitic acid esters such as dihexyl pyromellitic acid, diethylhexyl pyromellitic acid, and dioctyl pyromellitic acid.
  • Reactive functional groups (carboxylic acid groups, groups derived from carboxylic acid groups, other functional groups) in such plasticizers were reacted with cardanol hydroxy groups and unsaturated bonds to add cardanol.
  • a plasticizer can also be used. When such a plasticizer is used, the compatibility between the cellulose resin of the present embodiment and the plasticizer can be improved, so that the effect of adding the plasticizer can be further improved.
  • an inorganic or organic granular or fibrous filler can be added as necessary.
  • a filler By adding a filler, strength and rigidity can be further improved.
  • the filler include mineral particles (talc, mica, calcined siliceous clay, kaolin, sericite, bentonite, smectite, clay, silica, quartz powder, glass beads, glass powder, glass flake, milled fiber, wallast.
  • organic fibers natural fibers, papers, etc.
  • inorganic fibers glass fibers, asbestos fibers, carbon fibers, silica fibers, silica / alumina fibers, wollastonite, zirconia fibers, potassium titanate fibers) Etc.
  • metal fibers can be used alone or in combination of two or more.
  • a flame retardant can be added to the cellulose-based resin of the present embodiment as necessary. By adding a flame retardant, flame retardancy can be imparted.
  • the flame retardant include metal hydrates such as magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, and hydrotalcite, basic magnesium carbonate, calcium carbonate, silica, alumina, talc, clay, zeolite, brominated flame retardant, three Examples thereof include antimony oxide, phosphoric acid flame retardants (aromatic phosphate esters, aromatic condensed phosphate esters, etc.), compounds containing phosphorus and nitrogen (phosphazene compounds), and the like. These flame retardants can be used alone or in combination of two or more.
  • a flame retardant a reaction product of phosphorus oxide, phosphoric acid or a derivative thereof and cardanol, or a polymer of these reaction products can be used.
  • a flame retardant When such a flame retardant is used, the interaction between the cellulose resin of the present embodiment and the flame retardant is strengthened, and an excellent flame retardant effect is obtained.
  • a flame retardant include a reaction product obtained by reacting phosphorus oxide (P 2 O 5 ) or phosphoric acid (H 3 PO 4 ) with a hydroxyl group of cardanol, or adding hexamethylenetetramine to the reaction product. And polymerized by polymerization.
  • the impact resistance improver can be added to the cellulose-based resin of the present embodiment as necessary.
  • the impact resistance can be improved by adding an impact resistance improver.
  • the impact resistance improver include rubber components and silicone compounds.
  • the rubber component include natural rubber, epoxidized natural rubber, and synthetic rubber.
  • an organic polysiloxane formed by polymerization of alkylsiloxane, alkylphenylsiloxane, or the like, or a side chain or a terminal of the organic polysiloxane is polyether, methylstyryl, alkyl, higher fatty acid ester, alkoxy
  • the silicone compound is preferably a modified silicone compound (modified polysiloxane compound).
  • This modified silicone compound has a main chain composed of repeating units of dimethylsiloxane, and a part of the side chain or terminal methyl group is an amino group, an epoxy group, a carbinol group, a phenol group, a mercapto group, Organic containing at least one group selected from carboxyl group, methacryl group, long chain alkyl group, aralkyl group, phenyl group, phenoxy group, alkylphenoxy group, long chain fatty acid ester group, long chain fatty acid amide group, and polyether group
  • a modified polydimethylsiloxane having a structure substituted with a substituent is preferred. Since the modified silicone compound has such an organic substituent, the affinity for the above-mentioned cardanol-added cellulose resin is improved, the dispersibility in the cellulose resin is improved, and a resin composition having excellent impact resistance is obtained. Obtainable.
  • Examples of the organic substituent contained in the modified silicone compound include those represented by the following formulas (3) to (21).
  • a and b each represent an integer of 1 to 50.
  • R 1 to R 10 , R 12 to R 15 , R 19 and R 21 each represent a divalent organic group.
  • the divalent organic group include an alkylene group such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group, an alkylarylene group such as a phenylene group and a tolylene group, — (CH 2 —CH 2 —O) c — (c is An oxyalkylene group such as — [CH 2 —CH (CH 3 ) —O] d — (d represents an integer of 1 to 50), a polyoxyalkylene group, — (CH 2 ) E -NHCO- (e represents an integer of 1 to 8).
  • an alkylene group is preferable, and an ethylene group and a propylene group are particularly preferable.
  • R 11 , R 16 to R 18 , R 20 and R 22 each represent an alkyl group having 20 or less carbon atoms.
  • the alkyl group include methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, etc. Is mentioned. Moreover, you may have one or more unsaturated bonds in the structure of the said alkyl group.
  • the total average content of organic substituents in the modified silicone compound is such that when the cellulose resin composition is produced, the modified silicone compound has an appropriate particle size (for example, 0.1 ⁇ m to 100 ⁇ m) in the cardanol-added cellulose resin of the matrix. It is desirable that the dispersion range is as follows. In the cardanol-added cellulose resin, when the modified silicone compound is dispersed with an appropriate particle size, stress concentration around the silicone region having a low elastic modulus is effectively generated, and a resin molded article having excellent impact resistance is obtained. Obtainable.
  • the total average content of such organic substituents is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and preferably 70% by mass or less, more preferably 50% by mass or less.
  • the modified silicone compound contains an organic substituent in an appropriate amount, the affinity with the cellulosic resin is improved, and the modified silicone compound can be dispersed with an appropriate particle size in the cardanol-added cellulosic resin. Bleed-out due to separation of the silicone compound can be suppressed. When the total average content of the organic substituents is too small, it becomes difficult to disperse with an appropriate particle size in the cardanol-added cellulose resin.
  • the average content of organic substituent in this modified polydimethylsiloxane compound can be obtained from the following formula (I).
  • Organic substituent average content (%) (Formula weight of organic substituent / equivalent organic substituent) ⁇ 100 (I)
  • the organic substituent equivalent is an average value of the mass of the modified silicone compound per mole of the organic substituent.
  • the organic substituent in the modified polydimethylsiloxane compound is a phenoxy group, an alkylphenoxy group, a long-chain alkyl group, an aralkyl group, a long-chain fatty acid ester group, or a long-chain fatty acid amide group
  • the organic substitution in the modified polydimethylsiloxane compound The average group content can be determined from the following formula (II).
  • Organic substituent average content (%) x ⁇ w / [(1-x) ⁇ 74 + xx ⁇ (59 + w)] ⁇ 100 (II)
  • x is an average value of the mole fraction of the organic substituent-containing siloxane repeating unit with respect to all the siloxane repeating units in the modified polydimethylsiloxane compound
  • w is the formula weight of the organic substituent.
  • the average content of the phenyl group in the modified polydimethylsiloxane compound can be obtained from the following formula (III).
  • Phenyl group average content (%) 154 ⁇ x / [74 ⁇ (1-x) + 198 ⁇ x] ⁇ 100 (III)
  • x is an average value of the mole fraction of phenyl group-containing siloxane repeating units with respect to all siloxane repeating units in the modified polydimethylsiloxane compound (A).
  • the average content of the polyether group in the modified polydimethylsiloxane compound can be obtained from the following formula (IV).
  • HLB value HLB value / 20 ⁇ 100 (IV)
  • V Average polyether group content
  • HLB value 20 ⁇ (sum of formula weight of hydrophilic part / molecular weight) (V).
  • two or more kinds of modified silicone compounds having different affinity for the resin may be added.
  • the dispersibility of the modified silicone compound (A1) having a relatively low affinity is improved by the modified silicone compound (A2) having a relatively high affinity, and the cellulose resin composition having a further excellent impact resistance.
  • the total average content of organic substituents of the modified silicone compound (A1) having a relatively low affinity is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and preferably 15% by mass or less. 10 mass% or less is more preferable.
  • the total average content of organic substituents of the modified silicone compound (A2) having relatively high affinity is preferably 15% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and preferably 90% by mass or less.
  • the compounding ratio (mass ratio) of the modified silicone compound (A1) and the modified silicone compound (A2) can be set in the range of 10/90 to 90/10.
  • the same kind of dimethylsiloxane repeating unit and organic substituent-containing siloxane repeating unit may be connected continuously, alternately connected or randomly.
  • the modified silicone compound may have a branched structure.
  • the number average molecular weight of the modified silicone compound is preferably 900 or more, more preferably 1000 or more, preferably 1000000 or less, more preferably 300000 or less, and further preferably 100000 or less.
  • the molecular weight of the modified silicone compound is sufficiently large, loss due to volatilization during kneading with the molten cellulose resin can be suppressed during the production of the cardanol-added cellulose resin composition.
  • the molecular weight of the modified silicone compound is not too large, it is possible to obtain a uniform molded article with good dispersibility.
  • the number average molecular weight a value measured by GPC of a 0.1% chloroform solution of the sample (calibrated with a polystyrene standard sample) can be adopted.
  • the amount of such a modified silicone compound added is preferably 1% by mass or more and more preferably 2% by mass or more with respect to the whole cellulose resin composition from the viewpoint of obtaining a sufficient addition effect. 20 mass% or less is preferable and 10 mass% or less is more preferable from the point which ensures characteristics, such as intensity
  • the modified silicone compound By adding such a modified silicone compound to the cellulose resin, the modified silicone compound can be dispersed in the resin with an appropriate particle size (for example, 0.1 to 100 ⁇ m), and the impact resistance of the resin composition can be improved. It can be improved.
  • a cardanol polymer containing cardanol as a main component may be used. Since such an impact resistance improving agent is excellent in compatibility with the cellulose resin of the present embodiment, a higher impact resistance improving effect can be obtained.
  • formanol is added to cardanol, and a cardanol polymer obtained by reaction of this with an unsaturated bond in the linear hydrocarbon of cardanol, or cardanol, sulfuric acid, phosphoric acid, diethoxytrifluoroboron, etc.
  • Examples thereof include a cardanol polymer obtained by adding a catalyst and reacting unsaturated bonds in a linear hydrocarbon of cardanol.
  • additives that are applied to ordinary resin compositions such as a colorant, an antioxidant, and a heat stabilizer may be added as necessary.
  • thermoplastic resin may be added to the cellulose-based resin of the present embodiment as necessary.
  • thermoplastic resin having excellent flexibility such as thermoplastic polyurethane elastomer (TPU).
  • TPU thermoplastic polyurethane elastomer
  • the addition amount of such a thermoplastic resin (particularly TPU) is preferably 1% by mass or more, preferably 5% by mass or more, based on the total composition containing the cellulose resin of the present embodiment, from the viewpoint of obtaining a sufficient addition effect. Is more preferable.
  • the amount of the thermoplastic resin added is preferably 20% by mass or less, and more preferably 15% by mass or more from the viewpoint of securing properties such as strength of the cellulosic resin and suppressing bleeding out.
  • thermoplastic polyurethane elastomer (TPU) suitable for improving the impact resistance those prepared using a polyol, a diisocyanate, and a chain extender can be used.
  • this polyol examples include polyester polyol, polyester ether polyol, polycarbonate polyol, and polyether polyol.
  • polyester polyol examples include aliphatic dicarboxylic acids (succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, etc.), aromatic dicarboxylic acids (phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, etc.), and alicyclic dicarboxylic acids.
  • Polyvalent carboxylic acids such as acids (hexahydrophthalic acid, hexahydroterephthalic acid, hexahydroisophthalic acid, etc.) or their acid esters or acid anhydrides, ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-propylene Glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,3-octane Diols, polyhydric alcohols such as 1,9-nonanediol or Polyester polyols obtained by dehydration condensation reaction of a mixture of these; polylactone diols obtained by ring-opening polymerization of lactones monomer ⁇ - caprolactone, and the like.
  • acids hexahydrophthalic acid, hexahydr
  • polyester ether polyol examples include aliphatic dicarboxylic acids (succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, etc.), aromatic dicarboxylic acids (phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, etc.), alicyclic Polycarboxylic acids such as dicarboxylic acids (hexahydrophthalic acid, hexahydroterephthalic acid, hexahydroisophthalic acid, etc.) or their acid esters or anhydrides, and diethylene glycol or alkylene oxide adducts (propylene oxide adducts, etc.) And a compound obtained by a dehydration condensation reaction with a glycol or the like or a mixture thereof.
  • aliphatic dicarboxylic acids succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, etc.
  • aromatic dicarboxylic acids
  • polycarbonate polyol examples include ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6
  • One or more polyhydric alcohols such as hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, diethylene glycol, and diethylene carbonate
  • Polycarbonate polyol obtained by reacting with dimethyl carbonate, diethyl carbonate or the like. Further, it may be a copolymer of polycaprolactone polyol (PCL) and polyhexamethylene carbonate (PHL).
  • polyether polyol examples include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol and the like obtained by polymerizing cyclic ethers such as ethylene oxide, propylene oxide, and tetrahydrofuran, and copolyethers thereof.
  • Examples of the diisocyanate used for forming TPU include tolylene diisocyanate (TDI), 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI), tolidine diisocyanate, 1,6- Hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI), xylylene diisocyanate (XDI), hydrogenated XDI, triisocyanate, tetramethylxylene diisocyanate (TMXDI), 1,6,11-undecane triisocyanate, 1,8-diisocyanate Methyloctane, lysine ester triisocyanate, 1,3,6-hexamethylene triisocyanate, bicycloheptane triisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate Doo (hydrogenated MDI; HMDI) or the like.
  • a low molecular weight polyol can be used as a chain extender used for forming TPU.
  • the low molecular weight polyol include ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6 -Aliphatic polyols such as hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, diethylene glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, glycerin; Aromatic glycols such as 1,4-dimethylolbenzene, bisphenol A, ethylene oxide or propylene oxide adducts of bisphenol A are listed.
  • thermoplastic polyurethane elastomers may be used alone or in combination.
  • various mixing agents and a cellulose resin are hand-mixing, a well-known mixer,
  • a well-known mixer for example, it can be produced by melt-mixing with a compounding device such as a tumbler mixer, ribbon blender, single-screw or multi-screw mixer / extruder, kneader kneader, kneading roll, etc., and granulating into an appropriate shape if necessary.
  • a compounding device such as a tumbler mixer, ribbon blender, single-screw or multi-screw mixer / extruder, kneader kneader, kneading roll, etc.
  • various additives and a resin dispersed in a solvent such as an organic solvent are mixed, and if necessary, a coagulation solvent is added to mix the various additives and the resin. And then the solvent is evaporated.
  • the cellulosic resin according to the embodiment described above can be used as a base resin of a molding material.
  • a molding material using the cellulose-based resin as a base resin is suitable for a molded body such as a casing such as an exterior for an electronic device.
  • the base resin means a main component in the molding material, and means that other components can be contained within a range that does not interfere with the function of the main component.
  • the main component includes 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass or more in the composition. It is.
  • the ruthenium / carbon catalyst was removed by filtering the solution taken out from the autoclave using a Teflon (registered trademark) membrane filter having an average pore diameter of 0.2 ⁇ m. Tetrahydrofuran was distilled off by reducing the pressure of the obtained filtrate under heating to obtain 20.6 g of hydrogenated cardanol which was a white solid at room temperature.
  • the purity of the obtained hydrogenated cardanol was measured by a liquid chromatograph (manufactured by Shimadzu Corporation, product name: LC-10ADVP), and the purity was 99% by mass.
  • the hydrogenated cardanol obtained was measured by 1 H-NMR (manufactured by Bruker, product name: AV-400, 400 MHz).
  • the hydrogenation rate (the double bond of the hydrocarbon portion and the double bond of the aromatic ring) Conversion rate) was 99 mol% or more.
  • Synthesis Example 2 Synthesis of Diisocyanate-Added Cardanol Derivative 1 84.5 g (0.50 mol) of hexamethylene diisocyanate (HDI) was heated to 50 ° C. with stirring, and 15.5 g of hydrogenated cardanol of Synthesis Example 1 was added thereto. 0.05 mol) was added and stirring was continued at 80 ° C. for 3 hours. After cooling the reaction solution to room temperature, 300 mL of acetonitrile was added and left in a freezer overnight.
  • HDI hexamethylene diisocyanate
  • the solvent was distilled off with an evaporator to recover excess HDI.
  • the obtained sample (diisocyanate-added cardanol derivative 1) was measured by a liquid chromatograph (manufactured by Shimadzu Corporation, product name: LC-10ADVP), and the purity was 98% by mass.
  • the solvent was distilled off with an evaporator to recover excess TDI.
  • filter paper manufactured by Kiriyama Seisakusho (product name: Kiriyama filter paper, type: No. 5B, retained particle diameter: 4 ⁇ m, diameter 150 mm, thickness 0.22 mm) was used. (Evaluation criteria) A: Good (no clogging of filter paper), B: Filterable (filtering is possible even though the filter paper is slightly clogged), X: Unfilterable.
  • the filtrate was slowly dropped into 3 L of methanol while stirring and reprecipitated, and the solid was filtered off.
  • the solid separated by filtration was air-dried overnight and further vacuum-dried at 105 ° C. for 5 hours to obtain 15.7 g of grafted cellulose acetate.
  • the glass transition temperature was measured by DSC (product name: DSC6200, manufactured by Seiko Instruments Inc.).
  • the total content (mass%) of the plant components relative to the entire sample was determined.
  • the cellulose component corresponds to the structure represented by the above formula (1) in which the hydroxy group is not acylated or grafted
  • the cardanol component is calculated to correspond to the structure represented by the above formula (2). did.
  • the grafted cellulose acetate was obtained by bonding. Specifically, grafted cellulose acetate was prepared according to the following.
  • the grafted cellulose acetate was obtained by bonding. Specifically, grafted cellulose acetate was prepared according to the following.
  • FIG. 1 shows a process chart (Synthesis Example 1 ⁇ Synthesis Example 3 ⁇ Example 4) for obtaining this sample from raw material cardanol.
  • FIG. 1 shows a process chart (Synthesis Example 1 ⁇ Synthesis Example 2 ⁇ Example 5) for obtaining this sample from raw material cardanol.
  • the solid was recovered by removing the solvent from the filtrate under reduced pressure.
  • the obtained solid was vacuum-dried at 105 ° C. for 5 hours to obtain 15.7 g of grafted cellulose acetate.
  • the solid was recovered by removing the solvent from the filtrate under reduced pressure.
  • the obtained solid was vacuum-dried at 105 ° C. for 5 hours to obtain grafted cellulose acetate.
  • the obtained sample (grafted cellulose acetate) was measured by 1 H-NMR (manufactured by Bruker, product name: AV-400, 400 MHz), and the results of the obtained DS CD are shown in Table 4.
  • FIG. 1 shows a process chart (Synthesis Example 1 ⁇ Synthesis Example 2 ⁇ Examples 9 to 15) until this sample is obtained from raw material cardanol.
  • the obtained sample (grafted cellulose acetate) was measured by 1 H-NMR (manufactured by Bruker, product name: AV-400, 400 MHz), the DS CD was 0.50.
  • FIG. 2 shows a process diagram (Synthesis Example 4 ⁇ Reference Example 101) until this sample is obtained from raw material cardanol.
  • FIG. 2 shows a process chart (Synthesis Example 4 ⁇ Reference Example 102) until this sample is obtained from raw material cardanol.
  • Cellulose acetate propionate 10 g (hydroxy group amount 0.010 mol) was dissolved in 200 mL of dehydrated dioxane, and 2.5 mL (0.018 mol) of triethylamine was added as a reaction catalyst and an acid scavenger.
  • To this solution was added 100 mL of a dioxane solution in which 13 g (0.035 mol) of the chlorinated hydrogenated cardanol prepared in Reference Synthesis Example 2 was dissolved, and the mixture was heated to reflux at 100 ° C. for 5 hours.
  • the reaction solution was slowly added dropwise to 3 L of methanol with stirring to cause reprecipitation, and the solid was separated by filtration.
  • the solid separated by filtration was air-dried overnight, and further vacuum-dried at 105 ° C. for 5 hours to obtain 13 g of grafted cellulose acetate propionate.
  • FIG. 2 shows a process chart (Synthesis Example 4 ⁇ Reference Example 103) until this sample is obtained from raw material cardanol.
  • Examples 1-2 and 7-15 (cardanol-added cellulose resin obtained by grafting with a diisocyanate compound) and Reference Example 101 (cardanol addition obtained by grafting with monochloroacetic acid)
  • the cardanol-added cellulosic resins of Examples 1 and 2 and Examples 7 to 15 have color, while maintaining good strength, heat resistance (Tg), and water resistance. It can be seen that the brightness is greatly improved.
  • a cardanol-added cellulose resin is obtained by using a solvent having a polarity value of 0.15 or more and 0.5 or less. It can be seen that can be produced easily and at a high reaction rate.
  • the cardanol-added cellulose resins of Examples 1 and 2 and Examples 7 to 15 have a small number of manufacturing steps and no by-products are produced. It turns out that it can manufacture simply.
  • Examples 3 to 4 and Reference Example 102 are examples in which the acetyl group added to the hydroxy group of cellulose was increased with respect to Examples 1 to 2 and Reference Example 101. Even in such a case, Examples 3 to 4 (cardanol-added cellulose resin obtained by grafting using a diisocyanate compound) and Reference Example 102 (grafting using monochloroacetic acid) were obtained. As is clear from comparison with cardanol-added cellulose resin), the cardanol-added cellulose resins of Examples 3 to 4 have greatly improved color brightness while maintaining good strength, heat resistance (Tg), and water resistance. You can see that
  • Examples 5 to 6 and Reference Example 103 are examples of cellulose resins prepared using a cellulose derivative in which a propionyl group is added to a hydroxy group in addition to an acetyl group. Even in such a case, Examples 5 to 6 (cardanol-added cellulose resin obtained by grafting with a diisocyanate compound) and Reference Example 103 (grafted with monochloroacetic acid) were obtained. As is clear from comparison with cardanol-added cellulose resin, the cardanol-added cellulose resins of Examples 5 to 6 have greatly improved color brightness while maintaining good strength, heat resistance (Tg), and water resistance. You can see that
  • the cardanol-added cellulose resins of Examples 5 to 6 can be easily produced because the number of production processes is small and no by-products are produced. .
  • a chlorinated hydrogenated cardanol was prepared according to the following.
  • the glass transition temperature was measured by DSC (product name: DSC6200, manufactured by Seiko Instruments Inc.).
  • the total content (mass%) of the plant components relative to the entire sample was determined.
  • the cellulose component corresponds to the structure represented by the above formula (1) in which the hydroxy group is not acylated or grafted
  • the cardanol component is calculated to correspond to the structure represented by the above formula (2). did.
  • the obtained sample (grafted cellulose acetate) was measured by 1 H-NMR (manufactured by Bruker, product name: AV-400, 400 MHz), the DS CD was 0.80.
  • the reaction solution was slowly added dropwise to 3 L of methanol with stirring to cause reprecipitation, and the solid was separated by filtration.
  • the solid separated by filtration was air-dried overnight and further vacuum-dried at 105 ° C. for 5 hours to obtain 13 g of grafted cellulose acetate.
  • the reaction solution was slowly added dropwise to 3 L of methanol with stirring to cause reprecipitation, and the solid was separated by filtration.
  • the solid separated by filtration was air-dried overnight and further vacuum-dried at 105 ° C. for 5 hours to obtain 13 g of grafted cellulose acetate.
  • the reaction solution was slowly added dropwise to 3 L of methanol with stirring to cause reprecipitation, and the solid was separated by filtration.
  • the solid separated by filtration was air-dried overnight and further vacuum-dried at 105 ° C. for 5 hours to obtain 13 g of grafted cellulose acetate.
  • the reaction solution was slowly added dropwise to 3 L of methanol with stirring to cause reprecipitation, and the solid was separated by filtration.
  • the solid separated by filtration was air-dried overnight and further vacuum-dried at 105 ° C. for 5 hours to obtain 13 g of grafted cellulose acetate.
  • the reaction solution was slowly added dropwise to 3 L of methanol with stirring to cause reprecipitation, and the solid was separated by filtration.
  • the solid separated by filtration was air-dried overnight and further vacuum-dried at 105 ° C. for 5 hours to obtain 16 g of grafted cellulose acetate.
  • the obtained sample (grafted cellulose acetate) was measured by 1 H-NMR (manufactured by Bruker, product name: AV-400, 400 MHz), the DS CD was 0.50.
  • Cellulose acetate butyrate 10 g (hydroxy group amount 0.011 mol) was dissolved in 200 mL of dehydrated dioxane, and 2.5 mL (0.018 mol) of triethylamine was added as a reaction catalyst and an acid scavenger.
  • To this solution was added 100 mL of a dioxane solution in which 13 g (0.035 mol) of the chlorinated hydrogenated cardanol prepared in Reference Synthesis Example 2 was dissolved, and the mixture was heated to reflux at 100 ° C. for 5 hours.
  • the reaction solution was slowly added dropwise to 3 L of methanol with stirring to cause reprecipitation, and the solid was separated by filtration.
  • the solid separated by filtration was air-dried overnight, and further vacuum-dried at 105 ° C. for 5 hours to obtain 13 g of grafted cellulose acetate butyrate.
  • Cellulose acetate propionate 10 g (hydroxy group amount 0.010 mol) was dissolved in 200 mL of dehydrated dioxane, and 2.5 mL (0.018 mol) of triethylamine was added as a reaction catalyst and an acid scavenger.
  • To this solution was added 100 mL of a dioxane solution in which 13 g (0.035 mol) of the chlorinated hydrogenated cardanol prepared in Reference Synthesis Example 2 was dissolved, and the mixture was heated to reflux at 100 ° C. for 5 hours.
  • the reaction solution was slowly added dropwise to 3 L of methanol with stirring to cause reprecipitation, and the solid was separated by filtration.
  • the solid separated by filtration was air-dried overnight, and further vacuum-dried at 105 ° C. for 5 hours to obtain 13 g of grafted cellulose acetate propionate.
  • Cellulose acetate propionate 10 g (hydroxy group amount 0.010 mol) was dissolved in 200 mL of dehydrated dioxane, and 2.5 mL (0.018 mol) of triethylamine was added as a reaction catalyst and an acid scavenger.
  • Dioxane in which 4.5 g (0.012 mol) of the chlorinated hydrogenated cardanol prepared in Reference Synthesis Example 2 and 2.8 g (0.020 mol) of benzoyl chloride (BC) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. were dissolved in this solution. 100 mL of the solution was added, and the mixture was heated to reflux at 100 ° C. for 5 hours.
  • reaction solution was slowly added dropwise to 3 L of methanol with stirring to cause reprecipitation, and the solid was separated by filtration.
  • the solid separated by filtration was air-dried overnight and further vacuum-dried at 105 ° C. for 5 hours to obtain 13 g of grafted cellulose acetate propionate.
  • the carboxylated hydrogenated cardanol thus prepared was bonded to cellulose (manufactured by Nippon Paper Chemical Co., Ltd., trade name: KC Flock W-50G) to obtain grafted cellulose.
  • grafted cellulose was prepared according to the following.
  • Reference Comparative Example 1 The cellulose acetate before grafting used in Reference Example 1 was used as a comparative sample.
  • the cellulose acetate was evaluated in the same manner as in Reference Example 1. The results are shown in Table 101C.
  • the cellulose acetate did not melt even when heated and did not show thermoplasticity. Further, since the molding could not be performed, the bending test could not be performed.
  • Reference Comparative Example 3 A cellulose acetate resin composition was prepared according to the same amount and method as in Reference Comparative Example 2 except that the amount of triethyl citrate added was changed to 56% by mass with respect to the entire resin composition.
  • Reference Comparative Example 4 A cellulose acetate resin composition was prepared according to the same amount and method as in Reference Comparative Example 2, except that the amount of triethyl citrate added was changed to 34% by mass with respect to the entire resin composition.
  • grafted cellulose acetate was prepared according to the following.
  • the cellulose acetate did not melt even when heated and did not show thermoplasticity. Further, since the molding could not be performed, the bending test could not be performed.
  • the cellulose acetate was evaluated in the same manner as in Reference Example 1. The results are shown in Table 102.
  • the cellulose acetate did not melt even when heated and did not show thermoplasticity. Further, since the molding could not be performed, the bending test could not be performed.
  • Reference Comparative Example 8 A cellulose acetate resin composition was prepared according to the same amount and method as in Reference Comparative Example 7, except that the amount of triethyl citrate added was changed to 40% by mass with respect to the entire resin composition.
  • the cellulose acetate butyrate and cellulose acetate propionate melted when heated and had thermoplastic properties, but had a very high melt viscosity and were difficult to mold, so a bending test could not be performed.
  • Cardanol represented by the above formula (2) having an unsaturated bond (manufactured by Tohoku Kako Co., Ltd., LB-7000: about 5% 3-pentadecylphenol, about 35% 3-pentadecylphenol monoene, 3-pentadecyl)
  • the unsaturated bond of about 20% phenoldiene and about 40% 3-pentadecylphenoltriene) and the hydroxy group of cellulose (manufactured by Nippon Paper Chemical Co., Ltd., trade name: KC Flock W-50G) are chemically bonded, Cardanol grafted cellulose was obtained.
  • cardanol-grafted cellulose was prepared according to the following.
  • the product was filtered, washed with acetone, extracted with Soxhlet, and vacuum-dried at 105 ° C. for 5 hours to obtain 2.5 g of a target cardanol-grafted cellulose composition.
  • the DS CD determined from the recovered amount was 0.16.
  • the cardanol-grafted cellulose resin of this Reference Example is a cellulose derivative before grafting that does not exhibit thermoplasticity ( Cellulose acetate) shows superior bending characteristics with thermoplasticity (press formability) without lowering the plant component ratio, and further improved tensile properties (especially breaking strain) and water resistance (water absorption). ing.
  • the cardanol-grafted cellulose resin of this reference example is a cellulose derivative (cellulose) before grafting. Bending characteristics, tensile characteristics and water resistance are improved as compared with those obtained by adding a plasticizer to (acetate), and high heat resistance (glass transition temperature) is obtained without lowering the plant component ratio.
  • Reference Examples 21 to 22 and Reference Comparative Examples 6 to 8 are examples in which the acetyl group added to the hydroxy group of cellulose was increased compared to Reference Examples 1 to 20 and Reference Comparative Examples 1 to 5. Even in such a case, when Reference Examples 21 to 22 and Reference Comparative Example 6 are compared, the cardanol-grafted cellulose resin of this Reference Example is compared with the cellulose derivative before grafting which does not exhibit thermoplasticity. Without lowering the plant component ratio, thermoplasticity is exhibited and excellent bending properties are obtained, and tensile properties (particularly breaking strain) and water resistance are improved.
  • the cardanol-grafted cellulose resin of this Reference Example is more flexible than the one obtained by adding a plasticizer to the cellulose derivative before grafting ( In particular, bending strength), tensile properties and water resistance are improved, and high heat resistance is obtained without lowering the plant component ratio.
  • thermoplasticity can be imparted to the cellulosic resin, and excellent heat resistance can be obtained.
  • thermoplasticity can be imparted to the cellulosic resin, and excellent bending properties, tensile properties (particularly, breaking strain) and water resistance can be obtained.
  • Reference Examples 23 to 25 and Reference Comparative Examples 9 to 12 are examples of cellulose resins prepared using a cellulose derivative in which a butyryl group or a propionyl group is added to a hydroxy group in addition to an acetyl group. Even in such a case, when comparing Reference Examples 23 to 25 and Reference Comparative Examples 9 and 10, the cardanol-grafted cellulose resin of this Reference Example is a plant component compared to the cellulose derivative before grafting. Excellent thermoplasticity and bending properties can be obtained without lowering the rate, and tensile properties (especially breaking strain) and water resistance are improved.
  • the cardanol-grafted cellulose resin of this Reference Example is more flexible than the one obtained by adding a plasticizer to the cellulose derivative before grafting (In particular, bending strength), tensile properties and water resistance are improved, and high heat resistance is obtained without lowering the plant component ratio.
  • Reference Example 26 is an example of a cellulose-based resin prepared using cellulose in which an acyl group such as an acetyl group is not added to the hydroxy group of cellulose. Even in such a case, when the reference example 26 and the reference comparative example 13 are compared, the cardanol grafted cellulose resin of this reference example is obtained by adding a plasticizer to the cellulose derivative (cellulose acetate) of the reference comparative example 13. Bending characteristics (especially bending strength), tensile characteristics and water resistance are improved compared to those obtained (the weight fraction of the cellulose component is the same), and high heat resistance is obtained without lowering the plant component ratio. .
  • the water resistance is improved, and a cellulose resin having good thermoplasticity (press moldability) and sufficient heat resistance. Can provide. Further, high bending characteristics can be obtained for the press-molded body, and tensile characteristics (particularly toughness) can be improved for the film molded body.
  • the grafted cellulose resin of this reference example has a high plant component ratio and a high utilization ratio of the non-edible part.

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Abstract

 3-ペンタデシルシクロヘキサノールを含む水添カルダノールのヒドロキシ基及びセルロース又はその誘導体のヒドロキシ基と、ジイソシアネート化合物のイソシアネート基との反応により、前記水添カルダノールと前記セルロース又はその誘導体とが結合してなるセルロース系樹脂。

Description

セルロース系樹脂およびその製造方法
 本発明は、セルロース系樹脂およびその製造方法に関する。
 植物を原料とするバイオプラスチックは、石油枯渇対策や温暖化対策に寄与できるため、包装、容器、繊維などの一般製品に加え、電子機器、自動車等の耐久製品への利用も開始されている。
 しかし、通常のバイオプラスチック、例えば、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカネート、デンプン変性物などは、いずれもデンプン系材料、すなわち可食部を原料としている。そのため、将来の食料不足への懸念から、非可食部を原料とする新しいバイオプラスチックの開発が求められている。
 非可食部を原料とするバイオプラスチックとしては、すでに、非可食部である木材や草木の主要成分であるセルロースを利用した種々のバイオプラスチックが開発され、製品化されている。
 セルロースは、β-グルコースが重合した高分子であるが、結晶性が高いため、硬くて脆く、熱可塑性もない。さらに、多くのヒドロキシ基を含有するため吸水性が高く、耐水性が低い。そこで、セルロースの特性を改善するための種々の検討が行われている。
 例えば、特許文献1(特開平11-255801号公報)には、ヒドロキシ基を有するセルロースアセテートにε-カプロラクトンを開環グラフト重合させてなる、熱可塑性を有する生分解性グラフト重合体が開示されている。
 一方、セルロース以外の非可食部成分を利用した材料の開発も行われている。例えば、カシューナッツの殻由来のカルダノールは、安定した生産量に加え、特徴的な分子構造から機能性にも優れているため、様々な用途に適用されている。
 カルダノールを利用した例として、特許文献2(特開平10-8035号公報)には、アラミドパルプとセルロース繊維からなる繊維基材、炭酸カルシウムとカシューダストからなる充填材、及びフェノール樹脂からなる結合材を用いて形成されたブレーキ用の摩擦材が開示されている。特許文献3(特開2001-32869号公報)には、アラミド繊維とセルロース繊維からなるベース基材、グラファイトとカシューダストからなる充填材、及び有機無機複合バインダを用いて形成された摩擦材が開示されている。この摩擦材は、自動車等の動力伝達系のクラッチフェーシングに適用されることが記載されている。
 非特許文献1(George John et al., Polymer Bulletin, 22, p.89-94(1989))には、紙シートをカルダノールに浸し、この紙シートを構成するセルロースにカルダノールを結合するグラフト化反応を行うことによって、紙の耐水性を向上できることが記載されている。このグラフト化反応においては、ボロントリフルオリドジエチルエーテル(BF-OEt)の存在下で、カルダノールの末端二重結合とセルロースのヒドロキシ基が結合することが記載されている。
 非特許文献2(Emmett M. Partain et al., Polymer Preprints, 39, p.82-83(1998))には、ヒドロキシエチルセルロースにエポキシ基を導入したカルダノールを結合させることによって耐水性が向上することが記載されている。
特開平11-255801号公報 特開平10-8035号公報 特開2001-32869号公報
George John et al., Polymer Bulletin, 22, p.89-94(1989) Emmett M. Partain et al., Polymer Preprints, 39, p.82-83(1998)
 セルロース系バイオプラスチックは、セルロース自体が持つ特性の影響により、強度や耐熱性、耐水性、熱可塑性が不十分であり、特に電子機器用外装などの耐久製品に適用するためには、これらの特性の改善が必要である。
 また、セルロース系バイオプラスチックは、熱可塑性を改善するために可塑剤を添加すると、耐熱性や強度(特に剛性)が低下したり、均一性の低下や可塑剤のブリードアウト(成形体表面への染みだし)の問題が生じたりする。また、石油原料からなる可塑剤を多量に添加すると、植物利用率(植物性)が低下する。
 本発明の目的は、熱可塑性(成形性)、耐熱性、強度および耐水性とともに、色の明度が改善された、高植物性で且つ非可食部利用率の高いセルロース系樹脂、並びにその樹脂の簡便な製造方法を提供することにある。
 本発明の一態様によれば、3-ペンタデシルシクロヘキサノールを含む水添カルダノールのヒドロキシ基及びセルロース又はその誘導体のヒドロキシ基と、ジイソシアネート化合物のイソシアネート基との反応により、前記水添カルダノールと前記セルロース又はその誘導体とが結合してなるセルロース系樹脂が提供される。
 本発明の他の態様によれば、上記のセルロース系樹脂をベース樹脂として含む樹脂組成物が提供される。
 本発明の他の態様によれば、上記のセルロース系樹脂をベース樹脂として含む成形用材料が提供される。
 本発明の他の態様によれば、3-ペンタデシルシクロヘキサノールを含む水添カルダノールのヒドロキシ基とジイソシアネート化合物のイソシアネート基とを反応させて、前記水添カルダノールと前記ジイソシアネートとを結合させ、ジイソシアネート付加カルダノール誘導体を形成する工程と、
 前記ジイソシアネート付加カルダノール誘導体のイソシアネート基とセルロース又はその誘導体のヒドロキシ基とを反応させて、前記ジイソシアネート付加カルダノール誘導体と前記セルロース又はその誘導体とを結合させる工程を含む、セルロース系樹脂の製造方法が提供される。
 本発明の実施形態によれば、熱可塑性(成形性)、耐熱性、強度および耐水性とともに、色の明度が改善された、高植物性で且つ非可食部利用率の高いセルロース系樹脂、並びにその樹脂の簡便な製造方法を提供することができる。
本発明の実施例のセルロース系樹脂の製造工程図である。 参考例のセルロース系樹脂の製造工程図である。
 本発明の一実施形態によるセルロース系樹脂は、セルロース又はその誘導体に、ジイソシアネート化合物を用いて水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)を結合させたものである。以下、セルロース又はその誘導体へのカルダノール又はその誘導体の結合(付加)を適宜「グラフト化」という。
 このセルロース系樹脂においては、この水添カルダノールのヒドロキシ基とジイソシアネート化合物の一方のイソシアネート基とが反応して結合し、他方のイソシアネート基とセルロース又はその誘導体のヒドロキシ基とが反応して結合している。
 このようなグラフト化によって、機械的特性(特に靭性)、耐水性および色の明度を改善することができる。また、このグラフト化によって良好な熱可塑性が付与されるため、可塑剤の添加量を低減あるいは可塑剤を添加しなくてもよくなる。その結果、可塑剤を加えたセルロース系樹脂に比べて耐熱性や強度(特に剛性)の低下を抑えることができ、また樹脂の均質性を高めることができ、ブリードアウトの問題も解消できる。さらに、石油原料からなる可塑剤の添加量を低減または無添加にできるため、結果、植物性を高めることができる。加えて、セルロースとカルダノールは、いずれも植物の非可食部であるため、非可食部の利用率を高めることができる。
 また、セルロース又はその誘導体へ水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)をグラフト化する際に、ジイソシアネート化合物を用いることによって、グラフト化セルロース系樹脂を簡便に製造することができる。
 本発明の実施形態によるセルロース系樹脂においては、グルコース単位あたりの、水添カルダノールの付加数DSCDは0.1以上であることが好ましい。
 また、グルコース単位あたりの残存するヒドロキシ基の個数DSOHは、0.9以下であることが好ましい。
 セルロース又はその誘導体のヒドロキシ基に、このヒドロキシ基と反応できる官能基を持つ反応性炭化水素化合物を付加することができる。この反応性炭化水素化合物としては、カルボキシル基、カルボン酸ハライド基、カルボン酸無水物基、イソシアネート基を有するものを用いることができる。この反応性炭化水素化合物として、脂肪族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸、これらのモノカルボン酸の酸ハロゲン化物又はその酸無水物、脂肪族モノイソシアネート、芳香族モノイソシアネート、及び脂環族モノイソシアネートを用いることができる。グルコース単位あたりの、前記反応性炭化水素化合物の付加数DSXXは0.1以上に設定できる。
 また、セルロース又はその誘導体のヒドロキシ基に、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基から選ばれる少なくとも一種のアシル基を付加することができる。グルコース単位あたりの、前記アシル基の付加数DSACは0.5以上に設定することができる。
 また、セルロース又はその誘導体のヒドロキシ基に、アセチル基、プロピオニル基及びブチリル基から選ばれる少なくとも一種の第1のアシル基、及び芳香族カルボン酸および脂環族カルボン酸から選ばれる少なくとも一種のモノカルボン酸由来の第2のアシル基を付加することができる。グルコース単位あたりの第1のアシル基付加数DSACは0.5以上に設定することができ、第2のアシル基の付加数DSXXは0.1以上に設定できる。
 また、セルロース成分およびカルダノ―ル成分の合計量は、樹脂全体に対して50質量%以上であることが好ましい。
 本発明の実施形態による樹脂組成物は、セルロース系樹脂をベース樹脂として含み、さらに熱可塑性ポリウレタンエラストマー又は変性シリコーン化合物を含むことができる。
 [セルロース又はその誘導体]
 セルロースは、下記式(1)で示されるβ-グルコースの直鎖状重合物であり、各グルコース単位は三つのヒドロキシ基を有している。これらのヒドロキシ基を利用して、カルダノール誘導体をグラフト化することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 セルロースは、草木類の主成分であり、草木類からリグニン等の他の成分を分離処理することによって得られる。このように得られたものの他、セルロース含有量の高い綿やパルプを精製してあるいはそのまま用いることができる。
 セルロース(又はその誘導体)の重合度は、グルコース重合度として、50~5000の範囲が好ましく、100~3000がより好ましい。重合度が低すぎると、製造した樹脂の強度、耐熱性などが十分でない場合がある。逆に、重合度が高すぎると、製造した樹脂の溶融粘度が高くなりすぎて成形に支障をきたす場合がある。
 セルロース(又はその誘導体)には、類似の構造のキチンやキトサンが混合されていてもよく、混合されている場合は、混合物全体に対して30質量%以下が好ましく、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がさらに好ましい。
 ここでセルロース誘導体としては、これらのヒドロキシ基の一部をアシル化、エーテル化、又はグラフト化したものが挙げられる。具体的には、セルロースアセテート、セルロースブチレート、セルロースプロピオネート等の有機酸エステル;硝酸セルロース、硫酸セルロース、リン酸セルロース等の無機酸エステル;セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートフタレート、硝酸酢酸セルロース等の混成エステル;メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のエーテル化セルロース等が挙げられる。また、スチレン、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、ε-カプロラクトン、ラクチド、グリコリドなどをグラフト化させたセルロースが挙げられる。これらのアシル化セルロース、エーテル化セルロース、及びグラフト化セルロースは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 本実施形態におけるセルロース(又はその誘導体)は、例えば、そのヒドロキシ基の一部がアシル化された、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート及びセルロースブチレートから選ばれる少なくとも一種のアシル化セルロースを好適に用いることができる。
 本明細書では、セルロース誘導体の用語は、セルロース化合物、及びセルロースを原料として生物的あるいは化学的に官能基を導入して得られるセルロース骨格を有する化合物のいずれも含む意味で用いる。
 [水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)のグラフト化]
 水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)は、カシューナッツの殻に含まれる成分であるカルダノールから得られる。カルダノールは、下記式(2)で示されるフェノール部分と直鎖状炭化水素部分からなる有機化合物である。カルダノールには、その直鎖状炭化水素部分Rにおいて不飽和結合数の異なる4種類が存在し、通常、これらの4成分の混合物である。すなわち、下記式(2)に記載した、3-ペンタデシルフェノール、3-ペンタデシルフェノールモノエン、3-ペンタデシルフェノールジエン、および3-ペンタデシルフェノールトリエンの混合物である。カシューナッツ殻液から抽出および精製して得られたカルダノールを用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 カルダノールの直鎖状炭化水素部分は樹脂の柔軟性と疎水性の向上に寄与し、フェノール部分はグラフト化に利用される反応性に富むヒドロキシ基を有する。このようなカルダノールから得られる水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)をセルロース(又はその誘導体)にグラフト化させると、水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)がブラシ状に付与されたセルロース系構造体が形成され、この結果、このグラフト化した水添カルダノール同士の相互作用によって機械的特性(特に靭性)を改善できるとともに、熱可塑性も付与でき、さらに水添カルダノールの疎水性によって耐水性を改善できる。
 水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)は、上記カルダノールのフェノール部分および直鎖炭化水素部分の不飽和結合(二重結合)を水素添加によって飽和結合に変換することによって得られる。水素添加による不飽和結合の変換率(水添率)は、90モル%以上が好ましく、95モル%以上がより好ましい。水素添加後のカルダノール中の不飽和結合の残存率(カルダノールの1分子当たりの不飽和結合の数)は、0.2個/分子以下が好ましく、0.1個/分子以下がより好ましい。
 フェノール部分に不飽和結合が多く含まれたままで、ジイソシアネート化合物を介して水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)をセルロース(又はその誘導体)へグラフト化すると、加熱溶融時に分解架橋反応が進行して熱可塑性が失われる可能性がある。水素添加を行ってフェノール部分の不飽和結合が飽和結合に十分に変換された水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)をグラフト化すると、加熱溶融時の分解架橋反応が抑制され、良好な熱可塑性を持つグラフト化セルロース系樹脂が得られる。
 また、直鎖状炭化水素部分に不飽和結合が多く含まれたままで水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)をセルロース(又はその誘導体)へグラフト化すると、副反応が起こりやすく、効率的にグラフト化が行われなかったり、グラフト化生成物の溶媒への溶解性が著しく低下したりする場合がある。水素添加を行って直鎖状炭化水素部分の不飽和結合が飽和結合に十分に変換されたカルダノール誘導体をグラフト化すると、副反応が抑制され、効率的にグラフト化を行うことができ、またグラフト化生成物の溶媒への溶解性低下を抑えることができる。
 水素添加する方法としては、特に限定されるものではなく、通常の方法を用いることができる。触媒としては、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、白金などの貴金属またはニッケル、或いはこれらから選ばれる金属を活性炭素、活性アルミナ、珪藻土などの担体上に担持したものが挙げられる。反応方式としては、粉末状の触媒を懸濁攪拌しながら反応を行うバッチ方式や、成形した触媒を充填した反応塔を用いた連続方式を採用することができる。水素添加の際の溶媒は、水素添加の方式によっては用いなくてもよいが、溶媒を使用する場合は、通常、アルコール類、エーテル類、エステル類、飽和炭化水素類が挙げられる。水素添加の際の反応温度は、特に限定されないが、通常20~250℃、好ましくは50~200℃に設定できる。反応温度が低すぎると水素化速度が遅くなり、逆に高すぎると分解生成物が多くなる虞がある。水素添加の際の水素圧は、通常10~80kgf/cm(9.8×10~78.4×10Pa)、好ましくは20~50kgf/cm(19.6×10~49.0×10Pa)に設定できる。
 水素添加は、ジイソシアネート付加カルダノール誘導体を形成する前、ジイソシアネート付加カルダノール誘導体を形成した後グラフト化前、ジイソシアネート付加カルダノール誘導体のグラフト化後のいずれにおいても行うことができるが、水素添加やグラフト化の反応効率等の観点から、ジイソシアネート付加カルダノール誘導体のグラフト化前が好ましく、ジイソシアネート付加カルダノール誘導体の形成前がさらに好ましい。
 グラフト化は、セルロース(又はその誘導体)のヒドロキシ基及び水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)のヒドロキシ基と反応できるジイソシアネート化合物を用いて行う。結果、セルロース(又はその誘導体)のヒドロキシ基が結合しているセルロース炭素原子と、水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)のヒドロキシ基が結合しているカルダノール炭素原子とが、有機基(例えば炭素数3~12のアルキレン鎖)で繋がれた2つのウレタン結合を介して連結される。このようなグラフト化によれば、グラフト反応効率を向上することができ、また副反応を抑制することができる。さらに、製造工程が少なく、副生成物の少ない簡便な方法で製造することができる。
 例えば、このジイソシアネート化合物の一方のイソシアネート基と水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)のヒドロキシ基とを結合し、ジイソシアネート付加カルダノール誘導体を得る。そして、得られたジイソシアネート付加カルダノール誘導体とセルロース(又はその誘導体)とを、このセルロース(又はその誘導体)のヒドロキシ基とこのジイソシアネート付加カルダノール誘導体のイソシアネート基を利用して結合することができる。
 上述のグラフト化によれば、セルロース(又はその誘導体)のヒドロキシ基と水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)のヒドロキシ基を消失させてグラフト結合を形成するとともに、セルロース(又はその誘導体)にカルダノールの疎水性構造を導入することができ、耐水性を改善できる。
 水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)をセルロース(又はその誘導体)にグラフト化させるには、上述のように、水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)のヒドロキシ基とセルロースのヒドロキシ基を利用することが、グラフト反応の効率や、形成した分子構造、耐水性の点から好ましい。このようなグラフト化は、カルダノールの直鎖状炭化水素部分中の不飽和結合(二重結合)を利用するグラフト化に比べて、反応性の高いヒドロキシ基を利用するため、より効率的なグラフト化を実現できる。また、本実施形態のグラフト化によれば、水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)のシクロヘキサン部分がセルロースと反応して固定化されるため、グラフト化された水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)の直鎖状炭化水素部分同士の相互作用が高まり、機械的特性の所望の改善効果を得ることが可能になる。さらに、本実施形態では、カルダノール誘導体のヒドロキシ基を消失させてグラフト化するため、ヒドロキシ基を利用しないグラフト化に比べて、耐水性を改善する(吸水性を抑える)観点からも有利である。
 上記のジイソシアネート化合物は、二つのイソシアネート基が結合した炭化水素基を含む化合物が好ましく、この炭化水素基の炭素数は3以上が好ましく、また20以下が好ましく、15以下が好ましく、12以下がさらに好ましい。炭素数が多すぎると、分子が大きくなりすぎて反応性が低下し、その結果、グラフト化率を上げることが困難となる場合がある。
 このような炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、デカメチレン基、ドデカメチレン基、ヘキサデカメチレン基などの2価の鎖状脂肪族炭化水素基(特に直鎖状アルキレン基);シクロヘプタン環、シクロヘキサン環、シクロオクタン環、ビシクロペンタン環、トリシクロヘキサン環、ビシクロオクタン環、ビシクロノナン環、トリシクロデカン環などの脂肪族環の炭素原子に遊離原子価をもつ2価の脂環式炭化水素基;ベンゼン環、ナフタレン環などの芳香環の炭素原子に遊離原子価をもつ2価の芳香族炭化水素基(フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基など)、これらの組み合わせからなる2価基が挙げられる。
 上記の炭化水素基が、芳香族炭化水素基や脂環式炭化水素基である場合、それらの剛直性から、樹脂の剛性を向上できる。一方、上記の炭化水素基が鎖状脂肪族炭化水素基である場合、その柔軟性から、樹脂の靭性を向上できる。特に炭素数3から12の直鎖状アルキレン鎖の両端の炭素原子にイソシアネート基が結合した脂肪族ジイソシアネートが好ましい。
 このようなジイソシアネート化合物の具体例としては、1,3-トリメチレンジイソシアネート、1,4-テトラメチレンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、1,8-オクタメチレンジイソシアネート、1,12-ドデカメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート化合物;トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,5-ナフチレンジイソシアネート(NDI)、トリジンジイソシネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)などの芳香族ジイソシアネート化合物;ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(HMDI:水素添加MDI)、水添XDI、イソホロンジイソシアネート(IPDI)などの脂環族ジイソシアネート化合物が挙げられる。これらの中でも、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)及び4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を好適に用いることができる。
 このようなジイソシアネート化合物のイソシアネート基とカルダノール誘導体のヒドロキシ基とを反応させてジイソシアネート付加カルダノール誘導体を形成し、このジイソシアネート付加カルダノール誘導体とセルロース(又はその誘導体)を、このセルロース(又はその誘導体)のヒドロキシ基とこのジイソシアネート付加カルダノール誘導体のイソシアネート基とを反応させて結合することができる。
 このようなジイソシアネート化合物を用いてグラフト化を行う方法は、カルボン酸系の多官能化合物(ジカルボン酸、カルボン酸無水物又はモノクロロ酢酸)をカルダノールと反応させてカルボキシル基含有カルダノール誘導体を調製し、そのカルボン酸基とセルロース(又はその誘導体)のヒドロキシ基とを結合させる方法と比べて、少ない反応工程で、かつ副生成物を発生させずにより簡便にセルロース系樹脂を製造することができる。
 セルロース(又はその誘導体)に対する、当該セルロース(又はその誘導体)に結合した水添カルダノールの割合(グラフト化率)は、セルロース(又はその誘導体)のグルコース単位当たりの水添カルダノールの付加数(DSCD)(平均値)、すなわち、水添カルダノールと結合した水酸基の個数(水酸基置換度)(平均値)によって表される。DSCDは、0.1以上が好ましく、0.2以上がより好ましく、0.4以上に設定してもよい。DSCDが低すぎると、グラフト化による効果が十分に得られない場合がある。
 DSCDの最大値は、理論上「3」であるが、製造(グラフト化)のし易さの観点から、2.5以下が好ましく、2以下がより好ましく、1.5以下がさらに好ましい。さらに、DSCDが1以下の場合であってもよく、十分な改善効果を得ることができる。DSCDが大きくなると、引張破断歪み(靱性)が高くなる一方で最大強度(引張強度、曲げ強度)が低下する傾向があるため、所望の特性に応じて適宜設定することが好ましい。
 [反応性炭化水素化合物のグラフト化]
 水添カルダノールをグラフト化するとともに、特定の反応性炭化水素化合物を、セルロース(又はその誘導体)にグラフト化させてもよい。これにより、セルロース系樹脂を所望の特性に改善することができる。
 この反応性炭化水素化合物は、セルロース(又はその誘導体)中のヒドロキシ基と反応できる官能基を少なくとも一つ持つ化合物であり、例えばカルボキシル基、カルボン酸ハライド基またはカルボン酸無水物基、イソシアネート基、クロロホーメート基、またはアクリル基を有する炭化水素化合物が挙げられる。具体的には、脂肪族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸、脂環族モノカルボン酸等のモノカルボン酸から選ばれる少なくとも一種の化合物、その酸ハロゲン化物又はその酸無水物、脂肪族モノイソシアネート、芳香族モノイソシアネート、脂環族モノイソシアネートから選ばれる少なくとも一種の化合物、脂肪族モノクロロホーメート、芳香族モノクロロホーメート、脂環族モノクロロホーメートから選ばれる少なくとも一種の化合物、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルが挙げられる。
 脂肪族モノカルボン酸としては、直鎖状の又は分岐した側鎖をもつ脂肪酸が挙げられる。芳香族モノカルボン酸としては、芳香環にカルボキシル基が直接結合したもの、芳香環にアルキレン基(例えばメチレン基、エチレン基)を介してカルボキシル基が結合したもの(芳香環に脂肪族カルボン酸基が結合したもの)が挙げられる。脂環族モノカルボン酸としては、脂環にカルボキシル基が直接結合したもの、脂環にアルキレン基(例えばメチレン基、エチレン基)を介してカルボキシル基が結合したもの(脂環に脂肪族カルボン酸基が結合したもの)が挙げられる。
 脂肪族モノイソシアネートとしては、直鎖状の又は分岐した側鎖をもつ脂肪族炭化水素にイソシアネート基が結合したものが挙げられる。芳香族モノイソシアネートとしては、芳香環にイソシアネート基が直接結合したもの、芳香環にアルキレン基(例えばメチレン基、エチレン基)を介してイソシアネート基が結合したもの(芳香環に脂肪族イソシアネート基が結合したもの)が挙げられる。脂環族モノイソシアネートとしては、脂環にイソシアネート基が直接結合したもの、脂環にアルキレン基(例えばメチレン基、エチレン基)を介してイソシアネート基が結合したもの(脂環に脂肪族イソシアネート基が結合したもの)が挙げられる。
 脂肪族モノクロロホーメートとしては、直鎖状の又は分岐した側鎖をもつ脂肪族炭化水素にクロロホーメート基が結合したものが挙げられる。芳香族モノクロロホーメートとしては、芳香環にクロロホーメート基が直接結合したもの、芳香環にアルキレン基(例えばメチレン基、エチレン基)を介してクロロホーメート基が結合したもの(芳香環に脂肪族クロロホーメート基が結合したもの)が挙げられる。脂環族モノクロロホーメートとしては、脂環にクロロホーメート基が直接結合したもの、脂環にアルキレン基(例えばメチレン基、エチレン基)を介してクロロホーメート基が結合したもの(脂環に脂肪族クロロホーメート基が結合したもの)が挙げられる。
 この反応性炭化水素化合物は、炭素数が1~32の範囲にあることが好ましく、1~20の範囲にあることがより好ましい。炭素数が多すぎると、分子が大きくなりすぎて立体障害によって反応効率が低下し、その結果、グラフト化率を上げることが困難となる。
 この反応性炭化水素化合物は、特に、グラフト化された水添カルダノールからなる立体構造の隙間部分を埋めるように配置された場合に特性改善に効果的である。
 この反応性炭化水素化合物の炭化水素基が、芳香族炭化水素基や脂環式炭化水素基の場合、特に剛性や耐熱性の改善に有効であり、また、脂肪族炭化水素基の場合は特に靭性の改善に有効である。
 反応性炭化水素化合物として用いられる脂肪族モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、2-エチル-ヘキサンカルボン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸等の飽和脂肪酸;ブテン酸、ペンテン酸、ヘキセン酸、オクテン酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸等の不飽和脂肪酸;それらの誘導体を挙げることができる。これらはさらに置換基を有してもよい。
 反応性炭化水素化合物として用いられる芳香族モノカルボン酸としては、安息香酸等のベンゼン環にカルボキシル基が導入されたもの;トルイル酸等のベンゼン環にアルキル基が導入された芳香族カルボン酸;フェニル酢酸、フェニルプロピオン酸等のベンゼン環に脂肪族カルボン酸基が導入されたもの;ビフェニルカルボン酸、ビフェニル酢酸等のベンゼン環を2個以上有する芳香族カルボン酸;ナフタリンカルボン酸、テトラリンカルボン酸等の縮合環構造を有する芳香族カルボン酸;それらの誘導体を挙げることができる。
 反応性炭化水素化合物として用いられる脂環族モノカルボン酸としては、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロオクタンカルボン酸等の脂環にカルボキシル基が導入されたもの;シクロヘキシル酢酸等の脂環に脂肪族カルボン酸基が導入されたもの;それらの誘導体が挙げられる。
 反応性炭化水素化合物として用いられる脂肪族モノイソシアネートとしては、メチルイソシアネート、エチルイソシアネート、プロピルイソシアネート、イソプロピルイソシアネート、ブチルイソシアネート、ペンチルイソシアネート、ヘキシルイソシアネート、ヘプチルイソシアネート、オクチルイソシアネート、ノニルイソシアネート、デシルイソシアネート、ドデシルイソシアネート、オクタデシルイソシアネート等の飽和脂肪族イソシアネート;ブテニルイソシアネート、ペンテニルイソシアネート、ヘキセニルイソシアネート、オクテニルイソシアネート、ドデセニルイソシアネート等の不飽和脂肪族イソシアネート;それらの誘導体を挙げることができる。これらはさらに置換基を有してもよい。
 反応性炭化水素化合物として用いられる芳香族モノイソシアネートとしては、フェニルイソシアネート等のベンゼン環にイソシアネート基が導入されたもの;トリルイソシアネート等のベンゼン環にアルキル基が導入された芳香族カルボン酸;フェニルメチルイソシアネート、フェニルエチルイソシアネート等のベンゼン環に脂肪族イソシアネート基が導入されたもの;ビフェニルイソシアネート、ビフェニルメチルイソシアネート等のベンゼン環を2個以上有する芳香族イソシアネート;ナフタリンイソシアネート、テトラリンイソシアネートの縮合環構造を有する芳香族イソシアネート;それらの誘導体を挙げることができる。
 反応性炭化水素化合物として用いられる脂環族モノイソシアネートとしては、シクロペンチルイソシアネート、シクロヘキシルイソシアネート、シクロオクチルイソシアネート等の脂環にイソシアネート基が導入されたもの;シクロヘキシルメチルイソシアネート等の脂環に脂肪族イソシアネート基が導入されたもの;それらの誘導体が挙げられる。
 反応性炭化水素化合物として用いられる脂肪族モノクロロホーメートとしては、メチルクロロホーメート、エチルクロロホーメート、プロピルクロロホーメート、イソプロピルクロロホーメート、ブチルクロロホーメート、ペンチルクロロホーメート、ヘキシルクロロホーメート、ヘプチルクロロホーメート、オクチルクロロホーメート、ノニルクロロホーメート、デシルクロロホーメート、ドデシルクロロホーメート、オクタデシルクロロホーメート等の飽和脂肪族クロロホーメート;ブテニルクロロホーメート、ペンテニルクロロホーメート、ヘキセニルクロロホーメート、オクテニルクロロホーメート、ドデセニルクロロホーメート等の不飽和脂肪族クロロホーメート;それらの誘導体を挙げることができる。これらはさらに置換基を有してもよい。
 反応性炭化水素化合物として用いられる芳香族モノクロロホーメートとしては、フェニルクロロホーメート等のベンゼン環にクロロホーメート基が導入されたもの;トリルクロロホーメート等のベンゼン環にアルキル基が導入された芳香族カルボン酸;フェニルメチルクロロホーメート、フェニルエチルクロロホーメート等のベンゼン環に脂肪族クロロホーメート基が導入されたもの;ビフェニルクロロホーメート、ビフェニルメチルクロロホーメート等のベンゼン環を2個以上有する芳香族クロロホーメート;ナフタリンクロロホーメート、テトラリンクロロホーメートの縮合環構造を有する芳香族クロロホーメート;それらの誘導体を挙げることができる。
 反応性炭化水素化合物として用いられる脂環族モノクロロホーメートとしては、シクロペンチルクロロホーメート、シクロヘキシルクロロホーメート、シクロオクチルクロロホーメート等の脂環にクロロホーメート基が導入されたもの;シクロヘキシルメチルクロロホーメート等の脂環に脂肪族クロロホーメート基が導入されたもの;それらの誘導体が挙げられる。
 これらの反応性炭化水素化合物の構造中に有機シリコン化合物や有機フッ素化合物が付加されていると、耐水性などの一層の改善効果が得られる。
 これらの反応性炭化水素化合物中の反応性官能基は、セルロースのヒドロキシ基と反応できる官能基であればよく、カルボキシル基やカルボン酸ハライド基(特にカルボン酸クロライド基)、カルボン酸無水物基、イソシアネート基、クロロホーメート基の他、エポキシ基、ハロゲン基(特にクロライド基)が挙げられる。これらの中でもカルボキシル基、カルボン酸ハライド基、イソシアネート基、クロロホーメート基が好ましく、特にカルボン酸クロライド基、イソシアネート基、クロロホーメート基が好ましい。カルボン酸ハライド基(特にカルボン酸クロライド基)としては、上記の各種カルボン酸のカルボキシル基が酸ハロゲン化された酸ハライド基(特に酸クロライド基)が挙げられる。
 本実施形態に用いる反応性炭化水素化合物は、特に樹脂の剛性(曲げ強度等)の観点から、芳香族カルボン酸および脂環族カルボン酸から選ばれる少なくとも一種のモノカルボン酸、その酸ハロゲン化物又はその酸無水物、芳香族モノイソシアネート、脂環族モノイソシアネート、芳香族モノクロロホーメート、脂環族モノクロロホーメートが好ましい。このような反応性炭化水素化合物がセルロースのヒドロキシ基に付加することにより、芳香族カルボン酸および脂環族カルボン酸から選ばれる少なくとも一種のモノカルボン酸由来のアシル基、もしくは芳香族モノイソシアネートおよび脂環族モノイソシアネートから選ばれる少なくとも一種のモノイソシアネート由来のカルバモイル基、もしくは芳香族モノクロロホーメート、脂環族モノクロロホーメートから選ばれる少なくとも一種のものクロロホーメート由来のカーボネート基がセルロースのヒドロキシ基に付加した構造(すなわち、セルロースのヒドロキシ基の水素原子がアシル基もしくはカルバモイル基もしくはカーボネート基に置換された構造)が得られる。
 セルロース(又はその誘導体)のグルコース単位あたりの反応性炭化水素化合物の付加数(アシル基、カルバモイル基、カーボネート基の付加数、DSXX)(平均値)、すなわち、反応性炭化水素化合物と結合したヒドロキシ基の個数(水酸基置換度)(平均値)は、所望の効果を得る点から、0.1以上0.6以下が好ましく、0.1以上0.5以下がより好ましい。
 また、水添カルダノールと反応性炭化水素化合物のグラフト化後のグルコース単位あたりの残存するヒドロキシ基の個数(水酸基残存度、DSOH)(平均値)は、耐水性、耐熱分解性を十分に確保する点から、0.9以下が好ましく、0.7以下がより好ましい。
 この反応性炭化水素化合物は、水添カルダノールのグラフト化工程においてグラフト化することができる。これにより均質にグラフト化することが可能になる。その際、これらを同時又は別途に添加してもよいが、水添カルダノールをグラフト化させた後に、反応性炭化水素化合物を添加してグラフト化させることにより、グラフト化反応効率を向上できる。
 [グラフト化処理]
 グラフト化処理は、セルロース(又はその誘導体)、水添カルダノール、必要に応じて反応性炭化水素化合物を、これらを溶解できる溶媒中で、必要に応じて触媒と共に、適切な温度で加熱することによって実施できる。セルロースは通常の溶媒には溶解しにくいが、ジメチルスルホキシド-アミン系溶媒、ジメチルホルムアミド-クロラール-ピリジン系溶媒、ジメチルアセトアミド-リチウムクロライド系溶媒、イミダゾリウム系イオン液体などに溶解できる。通常の溶媒中でグラフト化反応を行う場合、あらかじめセルロースのヒドロキシ基の一部にカルボン酸やアルコールを結合させ、分子間力を低下させることによって溶解性を変化させたセルロース誘導体を用いることができる。ヒドロキシ基の水素原子がアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等のアシル基で置換されたアシル化セルロースが好ましく、特に酢酸や酢酸クロライドを用いて酢酸化(アセチル化)された酢酸セルロースが好ましい。これらのアシル化に用いられる、酢酸、プロピオン酸、酪酸、及びこれらの酸のハロゲン化物や無水物は、前述の反応性炭化水素化合物に含まれるが、この例のように、所定の反応性炭化水素化合物の一部もしくは全部を、水添カルダノールのグラフト化前にセルロースのヒドロキシ基に付加(グラフト)させることができる。
 前記アシル化セルロースを用いてグラフト化処理を実施する場合、選択する溶媒は極性値(Relative Polarity)が0.15以上0.5以下であることが好ましい。この範囲にあてはまる溶媒としては、ジオキサン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、クロロホルム、ピリジン、メチルエチルケトン、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いても二種以上を混合して用いてもよい。極性値が0.15より小さい場合や、0.5より大きい場合、アシル化セルロースやグラフト化処理の結果生成するセルロース系樹脂の溶解性が低く、反応効率が著しく低下する可能性がある。極性値は、水を1とした場合の溶媒の極性の高さを示す値であり、Solvents and Solvent Effects in Organic Chemistry, Wiley-VCH Publishers, 2rd ed., 1988, pp359-373 に定義されている。さらに、極性値が前記の範囲にあると共に、比重が0.95以下の溶媒を用いた場合、生成物中に残存する不純物の濾過による除去の効率が高まり、セルロース系樹脂をより簡便に製造することができる。そのような溶媒としては、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、アセトン、ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いても二種以上を混合して用いてもよい。
 グラフト化処理の際に触媒を用いる場合、触媒失活剤を添加することによって、セルロース系樹脂中に残留する触媒を失活し、耐熱安定性などを向上することができる。触媒の失活処方としては、リン酸などの失活剤を添加する方法や、多孔質シリカなどの触媒吸着剤を添加する方法などが挙げられる。
 [ヒドロキシ基の残存量]
 水添カルダノールのグラフト化に利用されない残りのヒドロキシ基は、ヒドロキシ基のままであるものと、上記のようにアセチル化等により変性されたもの或いは反応性炭化水素化合物が付加(グラフト)したものがある。ヒドロキシ基の量が多いほど、最大強度や耐熱性が大きくなる傾向がある一方で、吸水性が高くなる傾向がある。ヒドロキシ基の変換率(置換度)が高いほど、吸水性が低下し、可塑性や破断歪みが増加する傾向がある一方で、最大強度や耐熱性が低下する傾向がある。これらの傾向とグラフト化条件を考慮して、ヒドロキシ基の変換率を適宜設定することができる。
 耐水性を十分に確保する観点からは、グラフト化後のセルロース系樹脂のグルコース単位あたりの残存する水酸基の個数(水酸基残存度、DSOH)(平均値)は、0.9以下が好ましく、0.7以下がより好ましい。
 [アシル化によるヒドロキシ基の置換度]
 吸水性や機械的強度、耐熱性の観点から、セルロースのヒドロキシ基は、その一部が前記の反応性炭化水素によりアシル化されていることが好ましく、さらに水添カルダノールの前述のグラフト化処理上の観点から、セルロースのヒドロキシ基は、水添カルダノールのグラフト化前に、適度にアシル化(特にアセチル化)されていることが好ましい。セルロース(又はその誘導体)のグルコース単位あたりのアシル基の付加数(DSAC)(平均値)、すなわちアシル化されたヒドロキシ基の個数(水酸基置換度)(平均値)は、十分なアシル化効果を得る点から、0.5以上が好ましく、1.0以上がより好ましく、1.5以上がさらにより好ましい。また、水添カルダノールのグラフト化率(DSCD)を十分に確保する点から、このアシル化による水酸基置換度DSACは2.7以下が好ましく、2.5以下がより好ましく、2.2以下がさらに好ましい。このアシル化による付加するアシル基は、アセチル基、プロピオニル基およびブチリル基から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。なお、アセチル化の場合の置換度をDSAce、プロピオニル化の場合の置換度をDSPr、ブチリル化の場合の置換度をDSBuと示す。
 [植物成分率]
 本実施形態のセルロース系樹脂は、十分な植物利用率を確保する観点から、グラフト化後のセルロース系樹脂の全体に対するセルロース成分とカルダノール成分との合計の質量比率(植物成分率)が、50%以上が好ましく、60%以上がより好ましい。ここでセルロース成分は、ヒドロキシ基がアシル化やグラフト化されていない前記の式(1)で示される構造に対応し、カルダノール成分は前記の式(2)で示される構造に対応するものとして算出する。
 [添加剤]
 以上に説明した実施形態のセルロース系樹脂には、通常の熱可塑性樹脂に使用する各種の添加剤を適用できる。例えば、可塑剤を添加することで、熱可塑性や破断時の伸びを一層向上できる。このような可塑剤としては、フタル酸ジブチル、フタル酸ジアリール、フタル酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジ-2-メトキシエチル、エチルフタリル・エチルグリコレート、メチルフタリル・エチルグリコレート等のフタル酸エステル;酒石酸ジブチル等の酒石酸エステル;アジピン酸ジオクチル、アジピン酸ジイソノニル等のアジピン酸エステル;トリアセチン、ジアセチルグリセリン、トリプロピオニトリルグリセリン、グリセリンモノステアレートなどの多価アルコールエステル;リン酸トリエチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレシルなどのリン酸エステル;ジブチルアジペート、ジオクチルアジペート、ジブチルアゼレート、ジオクチルアゼレート、ジオクチルセバケート等の二塩基性脂肪酸エステル;クエン酸トリエチル、クエン酸アセチル・トリエチル、アセチルクエン酸トリブチル等のクエン酸エステル;エポキシ化大豆油、エポキシ化亜麻仁油等のエポキシ化植物油;ヒマシ油およびその誘導体;O-ベンゾイル安息香酸エチル等の安息香酸エステル;セバシン酸エステル、アゼライン酸エステル等の脂肪族ジカルボン酸エステル;マレイン酸エステル等の不飽和ジカルボン酸エステル;その他、N-エチルトルエンスルホンアミド、トリアセチン、p-トルエンスルホン酸O-クレジル、トリプロピオニンなどが挙げられる。中でも特に、アジピン酸ジオクチル、アジピン酸ベンジル-2ブトキシエトキシエチル、リン酸トリクレジル、リン酸ジフェニルクレジル、リン酸ジフェニルオクチルなどの可塑剤を添加すると、熱可塑性や破断時の伸びだけでなく、耐衝撃性も効果的に向上させることができる。
 その他の可塑剤として、シクロヘキサンジカルボン酸ジヘキシル、シクロヘキサンジカルボン酸ジオクチル、シクロヘキサンジカルボン酸ジ-2-メチルオクチル等のシクロヘキサンジカルボン酸エステル;トリメリット酸ジヘキシル、トリメリット酸ジエチルヘキシル、トリメリット酸ジオクチル等のトリメリット酸エステル;ピロメリット酸ジヘキシル、ピロメリット酸ジエチルヘキシル、ピロメリット酸ジオクチル等のピロメリット酸エステルが挙げられる。
 このような可塑剤中の反応性官能基(カルボン酸基、カルボン酸基から誘導された基、その他の官能基)とカルダノールのヒドロキシ基や不飽和結合とを反応させて、カルダノールを付加させた可塑剤を用いることもできる。このような可塑剤を用いると、本実施形態のセルロース系樹脂と可塑剤の相溶性を向上できるため、可塑剤の添加効果を一層向上できる。
 本実施形態のセルロース系樹脂には、必要に応じて、無機系もしくは有機系の粒状または繊維状の充填剤を添加できる。充填剤を添加することによって、強度や剛性を一層向上できる。充填剤としては、例えば、鉱物質粒子(タルク、マイカ、焼成珪成土、カオリン、セリサイト、ベントナイト、スメクタイト、クレイ、シリカ、石英粉末、ガラスビーズ、ガラス粉、ガラスフレーク、ミルドファイバー、ワラストナイト(またはウォラストナイト)など)、ホウ素含有化合物(窒化ホウ素、炭化ホウ素、ホウ化チタンなど)、金属炭酸塩(炭酸マグネシウム、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウムなど)、金属珪酸塩(珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、アルミノ珪酸マグネシウムなど)、金属酸化物(酸化マグネシウムなど)、金属水酸化物(水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなど)、金属硫酸塩(硫酸カルシウム、硫酸バリウムなど)、金属炭化物(炭化ケイ素、炭化アルミニウム、炭化チタンなど)、金属窒化物(窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化チタンなど)、ホワイトカーボン、各種金属箔が挙げられる。繊維状の充填剤としては、有機繊維(天然繊維、紙類など)、無機繊維(ガラス繊維、アスベスト繊維、カーボン繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、ウォラストナイト、ジルコニア繊維、チタン酸カリウム繊維など)、金属繊維などが挙げられる。これらの充填剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
 本実施形態のセルロース系樹脂には、必要に応じて、難燃剤を添加できる。難燃剤を添加することによって、難燃性を付与できる。難燃剤としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ハイドロタルサイトのような金属水和物、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、タルク、クレイ、ゼオライト、臭素系難燃剤、三酸化アンチモン、リン酸系難燃剤(芳香族リン酸エステル類、芳香族縮合リン酸エステル類など)、リンと窒素を含む化合物(フォスファゼン化合物)などが挙げられる。これらの難燃剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
 また、難燃剤として、酸化リン、リン酸またはこれらの誘導体とカルダノールとの反応物や、これらの反応物の重合体を用いることができる。このような難燃剤を用いると、本実施形態のセルロース系樹脂と難燃剤との相互作用が強化され、優れた難燃効果が得られる。このような難燃剤としては、例えば、酸化リン(P)やリン酸(HPO)とカルダノールのヒドロキシ基とを反応させた反応物や、この反応物にヘキサメチレンテトラミンを加えて重合させた重合体が挙げられる。
 本実施形態のセルロース系樹脂には、必要に応じて、耐衝撃性改良剤を添加できる。耐衝撃性改良剤を添加することによって、耐衝撃性を向上できる。耐衝撃性改良剤としては、ゴム成分やシリコーン化合物を挙げられる。ゴム成分としては、天然ゴム、エポキシ化天然ゴム、合成ゴムなどが挙げられる。また、シリコーン化合物としては、アルキルシロキサン、アルキルフェニルシロキサンなどの重合によって形成された有機ポリシロキサン、もしくは、前記有機ポリシロキサンの側鎖または末端をポリエーテル、メチルスチリル、アルキル、高級脂肪酸エステル、アルコキシ、フッ素、アミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、カルビノール基、メタクリル基、メルカプト基、フェノール基などで変性した変性シリコーン化合物などが挙げられる。これらの耐衝撃性改良剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
 このシリコーン化合物としては、変性シリコーン化合物(変性ポリシロキサン化合物)が好ましい。この変性シリコーン化合物としては、ジメチルシロキサンの繰り返し単位から構成される主鎖を持ち、その側鎖または末端のメチル基の一部が、アミノ基、エポキシ基、カルビノール基、フェノール基、メルカプト基、カルボキシル基、メタクリル基、長鎖アルキル基、アラルキル基、フェニル基、フェノキシ基、アルキルフェノキシ基、長鎖脂肪酸エステル基、長鎖脂肪酸アミド基、ポリエーテル基から選ばれる少なくとも1種類の基を含む有機置換基で置換された構造を有するもの変性ポリジメチルシロキサンが好ましい。変性シリコーン化合物は、このような有機置換基を有することによって、前述のカルダノール付加セルロース系樹脂に対する親和性が改善され、セルロース系樹脂中の分散性が向上し、耐衝撃性に優れる樹脂組成物を得ることができる。
 このような変性シリコーン化合物は、通常の方法に従って製造されるものを用いることができる。
 この変性シリコーン化合物に含まれる上記の有機置換基としては、下記式(3)~(21)で表されるものを挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 上記の式中、a、bはそれぞれ1から50の整数を表す。
 上記の式中、R~R10、R12~R15、R19、R21は、それぞれ2価の有機基を表す。2価の有機基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等のアルキレン基、フェニレン基、トリレン基等のアルキルアリーレン基、-(CH-CH-O)-(cは1から50の整数を表す)、-〔CH-CH(CH)-O〕-(dは1から50の整数を表す)等のオキシアルキレン基やポリオキシアルキレン基、-(CH-NHCO-(eは1から8の整数を表す)を挙げることができる。これらのうち、アルキレン基が好ましく、特に、エチレン基、プロピレン基が好ましい。
 上記の式中、R11、R16~R18、R20、R22は、それぞれ炭素数20以下のアルキル基を表す。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基などが挙げられる。また、上記アルキル基の構造中に、1つ以上の不飽和結合を有していてもよい。
 変性シリコーン化合物中の有機置換基の合計平均含有量は、セルロース系樹脂組成物の製造時において、当該変性シリコーン化合物がマトリックスのカルダノール付加セルロース系樹脂中に適度な粒径(例えば0.1μm以上100μm以下)で分散可能な範囲とすることが望ましい。カルダノール付加セルロース系樹脂中において、変性シリコーン化合物が適度な粒径で分散すると、弾性率の低いシリコーン領域の周囲への応力集中が効果的に発生し、優れた耐衝撃性を有する樹脂成形体を得ることができる。かかる有機置換基の合計平均含有量は、0.01質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、また、70質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。変性シリコーン化合物は、有機置換基が適度に含有されていれば、セルロース系樹脂との親和性が向上し、カルダノール付加セルロース系樹脂中において適度な粒径で分散でき、さらに、成形品において当該変性シリコーン化合物の分離によるブリードアウトを抑制することができる。有機置換基の合計平均含有量が少なすぎると、カルダノール付加セルロース系樹脂中において適度な粒径での分散が困難になる。
 変性ポリジメチルシロキサン化合物中の有機置換基がアミノ基、エポキシ基、カルビノール基、フェノール基、メルカプト基、カルボキシル基、メタクリル基の場合、この変性ポリジメチルシロキサン化合物中の有機置換基の平均含有量は下記式(I)から求めることができる。
 有機置換基平均含有量(%)=
 (有機置換基の式量/有機置換基当量)×100   (I)
 式(I)中、有機置換基当量は、有機置換基1モルあたりの変性シリコーン化合物の質量の平均値である。
 変性ポリジメチルシロキサン化合物中の有機置換基がフェノキシ基、アルキルフェノキシ基、長鎖アルキル基、アラルキル基、長鎖脂肪酸エステル基、長鎖脂肪酸アミド基の場合、この変性ポリジメチルシロキサン化合物中の有機置換基の平均含有量は下記式(II)から求めることができる。
 有機置換基平均含有量(%)=
  x×w/[(1-x)×74+x×(59+w)]×100  (II)
 式(II)中、xは変性ポリジメチルシロキサン化合物中の全シロキサン繰り返し単位に対する有機置換基含有シロキサン繰り返し単位のモル分率の平均値であり、wは有機置換基の式量である。
 変性ポリジメチルシロキサン化合物中の有機置換基がフェニル基の場合、この変性ポリジメチルシロキサン化合物中のフェニル基の平均含有量は下記式(III)から求めることができる。
 フェニル基平均含有量(%)=
 154×x/[74×(1-x)+198×x]×100  (III)
 式(III)中、xは変性ポリジメチルシロキサン化合物(A)中の全シロキサン繰り返し単位に対するフェニル基含有シロキサン繰り返し単位のモル分率の平均値である。
 変性ポリジメチルシロキサン化合物中の有機置換基がポリエーテル基の場合、この変性ポリジメチルシロキサン化合物中のポリエーテル基の平均含有量は下記式(IV)から求めることができる。
 ポリエーテル基平均含有量(%)=HLB値/20×100  (IV)
 式(IV)中、HLB値は界面活性剤の水と油への親和性の程度を表す値であり、グリフィン法に基づいて下記の式(V)により定義される。
 HLB値=20×(親水部の式量の総和/分子量)   (V)。
 本実施形態のセルロース系樹脂へは、当該樹脂に対する親和性が異なる2種類以上の変性シリコーン化合物を添加してもよい。この場合、比較的親和性の低い変性シリコーン化合物(A1)の分散性が、比較的親和性の高い変性シリコーン化合物(A2)によって改善され、より一層優れた耐衝撃性を有するセルロース系樹脂組成物を得ることができる。比較的親和性の低い変性シリコーン化合物(A1)の有機置換基の合計平均含有量としては、0.01質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、また15質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。比較的親和性の高い変性シリコーン化合物(A2)の有機置換基の合計平均含有量は、15質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましく、また90質量%以下が好ましい。
 変性シリコーン化合物(A1)と変性シリコーン化合物(A2)との配合比(質量比)は、10/90~90/10の範囲で設定できる。
 変性シリコーン化合物においては、ジメチルシロキサン繰返し単位および有機置換基含有シロキサン繰り返し単位が、同種のものが連続して接続されても、交互に接続されても、また、ランダムに接続されていてもよい。変性シリコーン化合物は、分岐構造を有していてもよい。
 変性シリコーン化合物の数平均分子量は、900以上が好ましく、1000以上がより好ましく、また1000000以下が好ましく、300000以下がより好ましく、100000以下がさらに好ましい。変性シリコーン化合物の分子量が十分に大きいと、カルダノール付加セルロース系樹脂組成物の製造時において、溶融した当該セルロース系樹脂と混練時に揮発による喪失を抑制することができる。また、変性シリコーン化合物の分子量が大きすぎることなく適度な大きさであると、分散性がよく均一な成形品を得ることができる。
 数平均分子量は、試料のクロロホルム0.1%溶液のGPCによる測定値(ポリスチレン標準試料で較正)を採用することができる。
 このような変性シリコーン化合物の添加量は、十分な添加効果を得る点から、セルロース系樹脂組成物全体に対して1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましい。セルロース系樹脂の強度等の特性を十分に確保し、またブリードアウトを抑制する点から20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。
 このような変性シリコーン化合物をセルロース系樹脂に添加することにより、樹脂中に変性シリコーン化合物を適度な粒径(例えば0.1~100μm)で分散させることができ、樹脂組成物の耐衝撃性を向上できる。
 耐衝撃性改良剤として、カルダノールを主成分とするカルダノール重合体を用いてもよい。このような耐衝撃性改良剤は、本実施形態のセルロース系樹脂との相溶性に優れるため、より高度な耐衝撃性改良効果が得られる。具体的には、カルダノールにホルムアルデヒドを加え、これとカルダノールの直鎖状炭化水素中の不飽和結合との反応により得られるカルダノール重合体や、カルダノールに硫酸、リン酸、ジエトキシトリフルオロボロン等の触媒を加え、カルダノールの直鎖状炭化水素中の不飽和結合同士の反応により得られるカルダノール重合体が挙げられる。
 本実施形態のセルロース系樹脂には、必要に応じて、着色剤、酸化防止剤、熱安定剤など、通常の樹脂組成物に適用される添加剤を添加してもよい。
 本実施形態のセルロース系樹脂には、必要に応じて、一般的な熱可塑性樹脂を添加してもよい。
 特に、熱可塑性ポリウレタンエラストマー(TPU)などの柔軟性に優れる熱可塑性樹脂を添加することにより、耐衝撃性を向上できる。このような熱可塑性樹脂(特にTPU)の添加量は、十分な添加効果を得る点から、本実施形態のセルロース系樹脂を含む組成物全体に対して1質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。セルロース系樹脂の強度等の特性を確保し、またブリードアウトを抑える点から、この熱可塑性樹脂の添加量は20質量%以下が好ましく、15質量%以上がより好ましい。
 耐衝撃性向上に好適な熱可塑性ポリウレタンエラストマー(TPU)は、ポリオール、ジイソシアネート、および鎖延長剤を用いて調製されるものを用いることができる。
 このポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリエステルエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオールが挙げられる。
 上記のポリエステルポリオールとしては、脂肪族ジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等)、芳香族ジカルボン酸(フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、脂環族ジカルボン酸(ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸等)等の多価カルボン酸又はこれらの酸エステルもしくは酸無水物と、エチレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,3-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール等の多価アルコール又はこれらの混合物との脱水縮合反応で得られるポリエステルポリオール;ε-カプロラクトン等のラクトンモノマーの開環重合で得られるポリラクトンジオール等が挙げられる。
 上記のポリエステルエーテルポリオールとしては、脂肪族ジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等)、芳香族ジカルボン酸(フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、脂環族ジカルボン酸(ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸等)等の多価カルボン酸又はこれらの酸エステルもしくは酸無水物と、ジエチレングリコールもしくはアルキレンオキサイド付加物(プロピレンオキサイド付加物等)等のグリコール等又はこれらの混合物との脱水縮合反応で得られる化合物が挙げられる。
 上記のポリカーボネートポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、ジエチレングリコール等の多価アルコールの1種または2種以上と、ジエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等とを反応させて得られるポリカーボネートポリオールが挙げられる。また、ポリカプロラクトンポリオール(PCL)とポリヘキサメチレンカーボネート(PHL)との共重合体であってもよい。
 上記のポリエーテルポリオールとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフラン等の環状エーテルをそれぞれ重合させて得られるポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等、及び、これらのコポリエーテルが挙げられる。
 TPUの形成に用いられるジイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,5-ナフチレンジイソシアネート(NDI)、トリジンジイソシネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、水添XDI、トリイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)、1,6,11-ウンデカントリイソシアネート、1,8-ジイソシアネートメチルオクタン、リジンエステルトリイソシアネート、1,3,6-ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI;HMDI)等が挙げられる。これらの中でも、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)及び1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)を好適なものとして用いることができる。
 TPUの形成に用いられる鎖延長剤としては、低分子量ポリオールが使用できる。この低分子量ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、ジエチレングリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、グリセリン等の脂肪族ポリオール;1,4-ジメチロールベンゼン、ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイド付加物等の芳香族グリコールが挙げられる。
 これらの材料から得られる熱可塑性ポリウレタンエラストマー(TPU)に、シリコーン化合物が共重合されていると、さらに優れた耐衝撃性を得ることができる。
 これらの熱可塑性ポリウレタンエラストマー(TPU)は、単独で用いても、組み合わせて用いてもよい。
 本実施形態のセルロース系樹脂に各種添加剤や熱可塑性樹脂を添加した樹脂組成物の製造方法については、特に限定はなく、例えば各種添加剤とセルロース系樹脂をハンドミキシングや、公知の混合機、例えばタンブラーミキサー、リボンブレンダー、単軸や多軸混合押出機、混練ニーダー、混練ロール等のコンパウンディング装置で溶融混合し、必要に応じ適当な形状に造粒等を行うことにより製造できる。また別の好適な製造方法として、有機溶媒等の溶剤に分散させた、各種添加剤と樹脂を混合し、さらに必要に応じて、凝固用溶剤を添加して各種添加剤と樹脂の混合組成物を得て、その後、溶剤を蒸発させる製造方法がある。
 以上に説明した実施形態によるセルロース系樹脂は、成形用材料のベース樹脂として用いることができる。当該セルロース系樹脂をベース樹脂として用いた成形用材料は、電子機器用外装などの筺体などの成形体に好適である。
 ここでベース樹脂とは、成形用材料中の主成分を意味し、この主成分の機能を妨げない範囲で他の成分を含有することを許容することを意味し、特にこの主成分の含有割合を特定するものではないが、この主成分が組成物中の50質量%以上、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上を占めることを包含するものである。
 以下、具体例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。
 [合成例1]水添カルダノール(3-ペンタデシルシクロヘキサノール)の調製
 内容積1.0リットルのバッチ式オートクレーブに、熱処理を行ったカシューナッツオイルから蒸留精製により得たカルダノールを20g、ルテニウム/炭素触媒(Ru:5質量%)を2g、テトラヒドロフランを20ml仕込み、室温下で20kgf/cm(1.96×10Pa)の水素を圧入し、80℃で3時間攪拌することにより水素化反応を行った。その後、このオートクレーブから取り出した溶液を平均孔径0.2μmのテフロン(登録商標)製メンブレンフィルターを用いて濾過することにより、ルテニウム/炭素触媒を除去した。得られた濾液を加熱下で減圧にすることによりテトラヒドロフランを留去した結果、室温で白色固体である水添カルダノールを20.6g得た。
 得られた水添カルダノールの純度を液体クロマトグラフ(島津製作所製、製品名:LC-10ADVP)で測定したところ、純度は99質量%であった。
 また、得られた水添カルダノールをH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、水素化率(炭化水素部分の二重結合と芳香環の二重結合の変換率)は99mol%以上であった。
 [合成例2]ジイソシアネート付加カルダノール誘導体1の合成
 ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)84.5g(0.50mol)を攪拌しながら50℃へ昇温し、そこへ合成例1の水添カルダノール15.5g(0.05mol)を加えて80℃で3時間攪拌を継続した。反応溶液を室温まで冷却後、アセトニトリル300mLを加えて冷凍庫で一晩放置した。その後、析出した固体を濾別し、真空乾燥させることにより、HDIと水添カルダノールが1:1で結合したジイソシアネート付加カルダノール誘導体の白色粉末18.2g(0.04mol)を得た。
 得られた試料(ジイソシアネート付加カルダノール誘導体)を液体クロマトグラフ(島津製作所製、製品名:LC-10ADVP)によって測定したところ、純度は92質量%であった。
 また、濾液からは、溶剤をエバポレーターで留去して余剰のHDIを回収した。
 [合成例3]ジイソシアネート付加カルダノール誘導体2の合成
 トリレンジイソシアネート(TDI)28.2g(0.16mol)を攪拌しながら50℃へ昇温し、そこへ合成例1の水添カルダノール25.0g(0.08mol)を加えて80℃で1時間攪拌を継続した。反応溶液を室温まで冷却後、ヘキサン300mLを加えて冷凍庫で一晩放置した。その後、析出した固体を濾別し、真空乾燥させることにより、TDIと水添カルダノールが1:1で結合したジイソシアネート付加カルダノール誘導体2の白色粉末20.6g(0.04mol)を得た。
 得られた試料(ジイソシアネート付加カルダノール誘導体1)を液体クロマトグラフ(島津製作所製、製品名:LC-10ADVP)によって測定したところ、純度は98質量%であった。
 また、濾液からは、溶剤をエバポレーターで留去して余剰のTDIを回収した。
 [合成例4]モノクロロ酢酸変性カルダノールのクロライド化物(クロライド化水添カルダノール)の合成(後述の参考合成例2に相当)
 カルダノールの直鎖状炭化水素部分の不飽和結合が水素化された水添カルダノール(ACROS Organics製、m-n-ペンタデシルフェノール)を原料とし、そのフェノール性水酸基をモノクロロ酢酸と反応させることでカルボキシル基を付与し、カルボキシル化水添カルダノールを得た。次に、このカルボキシル基をオキサリルクロライドでクロライド化して酸クロライド基へ変換し、クロライド化水添カルダノールを得た。具体的には、下記に従って、クロライド化水添カルダノールを作製した。
 まず、水添カルダノール80g(0.26mol)をメタノール120mLに溶解させ、これに、水酸化ナトリウム64g(1.6mol)を蒸留水40mLに溶解させた水溶液を加えた。その後、室温で、関東化学(株)製モノクロロ酢酸66g(0.70mol)をメタノール50mLに溶解させた溶液を滴下した。滴下完了後、73℃で4時間還流させつつ攪拌を継続した。反応溶液を室温まで冷却後、この反応混合物を、希塩酸でpH=1となるまで酸性化し、メタノール250mLとジエチルエーテル500mL、さらに、蒸留水200mLを加えた。分液漏斗で水層を分離、廃棄し、エーテル層を蒸留水400mLで2回洗浄した。エーテル層に無水マグネシウムを加え乾燥させた後、これを濾別した。濾液(エーテル層)をエバポレーター(90℃/3mmHg)で減圧濃縮し、残渣として黄茶色粉末状の粗生成物を得た。この粗生成物をn-ヘキサンから再結晶し、真空乾燥させることにより、カルボキシル化水添カルダノールの白色粉末46g(0.12mol)を得た。
 得られたカルボキシル化水添カルダノール46g(0.12mol)を脱水クロロホルム250mLに溶解させ、オキサリルクロライド24g(0.19mol)とN,N-ジメチルホルムアミド0.25mL(3.2mmol)を加え、室温で72時間撹拌した。クロロホルム、過剰のオキサリルクロライド及びN,N-ジメチルホルムアミドを減圧留去し、クロライド化水添カルダノール48g(0.13mol)を得た。
 [実施例1]
 合成例2のジイソシアネート付加カルダノール誘導体1を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:L-70、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.4)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート10.0g(ヒドロキシ基量0.023mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒としてジブチルジラウリル酸スズ0.1gを加えた。この溶液に、合成例2で作製したジイソシアネート付加カルダノール誘導体1の13.7g(0.029mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、80℃で10時間加熱還流した。反応溶液を室温に冷却し、析出物を濾過(吸引濾過)によって除去した。その際の濾過の効率を下記基準にしたがって評価した。その結果を表4に示す。この濾過においては、桐山製作所製の濾紙(品名:桐山ろ紙、形式:No.5B、保留粒子径:4μm、直径150mm、厚さ0.22mm)を用いた。
(評価基準)
 ◎:良好(濾紙の目詰まりなし)、○:濾過可能(濾紙がやや目詰まりするものの濾過は可能)、×:濾過不能。
 濾液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテート15.7gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.57であった。
 原料カルダノールからこの試料を得るまでの工程図(合成例1→合成例2→実施例1)を図1に示す。
 また、この試料について、下記に従って評価を行った。結果を表1に示す。
 [熱可塑性(プレス成形性)の評価]
 プレス成形を下記条件で行って成形体を得、その際の成形性を下記基準にしたがって評価した。
(成形条件)
 温度:200℃、時間:2分、圧力:100kgf(9.8×10N)、
 成形体サイズ:厚み:2mm、幅:13mm、長さ:80mm。
(評価基準)
 ○:良好、△:不良(ボイド、ヒケ、一部未充填が発生)、×:成形不可。
 [ガラス転移温度の測定(耐熱性評価)]
 DSC(セイコーインスツルメンツ社製、製品名:DSC6200)によりガラス転移温度を測定した。
 [曲げ試験]
 上記の成形により得られた成形体について、JIS K7171に準拠して曲げ試験を行った。
 [吸水率の測定]
 JIS K7209に準拠して吸水率を測定した。
 [色の明度]
 上記の成形により得られた成形体について、分光側色計(カラーテクノシステム社製のJX777(商品名)、光源D65/2°)を用いて、色の白色度を示す明度L(L系:L=0~100)の値を測定した。
 [植物成分率の決定]
 セルロース成分、カルダノール成分を植物成分として、試料全体に対する植物成分の合計含有率(質量%)を求めた。ここでセルロース成分は、ヒドロキシ基がアシル化やグラフト化されていない前記の式(1)で示される構造に対応し、カルダノール成分は前記の式(2)で示される構造に対応するものとして算出した。
 [実施例2]
 合成例3のジイソシアネート付加カルダノール誘導体2を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:L-70、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.4)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート10.0g(ヒドロキシ基量0.023mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒としてジブチルジラウリル酸スズ0.1gを加えた。この溶液に、合成例3で作製したジイソシアネート付加カルダノール誘導体2の29.8g(0.062mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、80℃で10時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテート15.6gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.55であった。
 原料カルダノールからこの試料を得るまでの工程図(合成例1→合成例3→実施例2)を図1に示す。
 また、この試料について、実施例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表1に示す。
 [実施例3]
 合成例2のジイソシアネート付加カルダノール誘導体1を、セルロースアセテート(所定の方法でアセチル化量を調整、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.65)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート10.0g(ヒドロキシ基量0.013mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒としてジブチルジラウリル酸スズ0.1gを加えた。この溶液に、合成例2で作製したジイソシアネート付加カルダノール誘導体1の9.1g(0.019mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、80℃で10時間加熱還流した。反応溶液を室温に冷却し、析出物を濾過によって除去した。濾液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテート13.5gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.33であった。
 原料カルダノールからこの試料を得るまでの工程図(合成例1→合成例2→実施例3)を図1に示す。
 また、この試料について、実施例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表2に示す。
 [実施例4]
 合成例3のジイソシアネート付加カルダノール誘導体2を、セルロースアセテート(所定の方法でアセチル化量を調整、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.65)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート10.0g(ヒドロキシ基量0.013mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒としてジブチルジラウリル酸スズ0.1gを加えた。この溶液に、合成例3で作製したジイソシアネート付加カルダノール誘導体2の19.9g(0.041mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、80℃で10時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテート13.6gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.32であった。
 原料カルダノールからこの試料を得るまでの工程図(合成例1→合成例3→実施例4)を図1に示す。
 また、この試料について、実施例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表2に示す。
 [実施例5]
 合成例2のジイソシアネート付加カルダノール誘導体1を、セルロースアセテートプロピオネート(イーストマンケミカル製、商品名:CAP-482-20、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=0.18、セルロースのグルコース単位当たりのプロピオン酸の付加数(プロピオニル化の置換度DSPr)=2.49)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートプロピオネートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートプロピオネートを作製した。
 セルロースアセテートプロピオネート10.0g(ヒドロキシ基量0.013mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒としてジブチルジラウリル酸スズ0.1gを加えた。この溶液に、合成例2で作製したジイソシアネート付加カルダノール誘導体1の7.7g(0.016mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、80℃で6時間加熱還流した。反応溶液を室温に冷却し、析出物を濾過によって除去した。濾液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテートプロピオネート12.5gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテートプロピオネート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.23であった。
 原料カルダノールからこの試料を得るまでの工程図(合成例1→合成例2→実施例5)を図1に示す。
 また、この試料について、実施例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表3に示す。
 [実施例6]
 合成例3のジイソシアネート付加カルダノール誘導体2を、セルロースアセテートプロピオネート(イーストマンケミカル製、商品名:CAP-482-20、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=0.18、セルロースのグルコース単位当たりのプロピオン酸の付加数(プロピオニル化の置換度DSPr)=2.49)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートプロピオネートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートプロピオネートを作製した。
 セルロースアセテートプロピオネート10.0g(ヒドロキシ基量0.013mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒としてジブチルジラウリル酸スズ0.1gを加えた。この溶液に、合成例3で作製したジイソシアネート付加カルダノール誘導体2の17.2g(0.033mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、80℃で6時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテートプロピオネート12.6gを得た。 
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテートプロピオネート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.22であった。
 原料カルダノールからこの試料を得るまでの工程図(合成例1→合成例3→実施例6)を図1に示す。
 また、この試料について、実施例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表3に示す。
 [実施例7]
 合成例2のジイソシアネート付加カルダノール誘導体1を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:L-70、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.4)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート10.0g(ヒドロキシ基量0.023mol)をメチルエチルケトン200mLに溶解させ、反応触媒としてジブチルジラウリル酸スズ0.1gを加えた。この溶液に、合成例2で作製したジイソシアネート付加カルダノール誘導体1の13.7g(0.029mol)を溶解したメチルエチルケトン溶液100mLを加え、80℃で10時間加熱還流した。反応溶液に触媒失活剤としてリン酸粉末を0.15g加えて80℃で30分加熱還流した後、溶液を室温に冷却し、析出物を濾過によって除去した。その際の濾過の効率を、実施例1と同様の基準で評価した。その結果を表4に示す。
 濾液を減圧下にて溶媒を除去することにより、固体を回収した。得られた固体を105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテート15.7gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.57であった。
 原料カルダノールからこの試料を得るまでの工程図(合成例1→合成例2→実施例7)を図1に示す。
 また、この試料について、実施例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表1に示す。
 [実施例8]
 合成例3のジイソシアネート付加カルダノール誘導体2を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:L-70、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.4)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート10.0g(ヒドロキシ基量0.023mol)をメチルエチルケトン200mLに溶解させ、反応触媒としてジブチルジラウリル酸スズ0.1gを加えた。この溶液に、合成例3で作製したジイソシアネート付加カルダノール誘導体2の29.8g(0.062mol)を溶解したメチルエチルケトン溶液100mLを加え、80℃で10時間加熱還流した。反応溶液に触媒失活剤としてリン酸粉末を0.15g加えて80℃で30分加熱還流した後、減圧下にて溶媒を除去することにより、固体を回収した。得られた固体を105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテート15.6gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.55であった。
 原料カルダノールからこの試料を得るまでの工程図(合成例1→合成例3→実施例8)を図1に示す。
 また、この試料について、実施例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表1に示す。
 [実施例9~15]
 合成例2のジイソシアネート付加カルダノール誘導体1を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:L-70、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.4)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、表4に示す溶媒を用いて、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート10.0g(ヒドロキシ基量0.023mol)を、表4に示す溶媒200mLに溶解させ、反応触媒としてジブチルジラウリル酸スズ0.1gを加えた。この溶液に、合成例2で作製したジイソシアネート付加カルダノール誘導体1の13.7g(0.029mol)を上記と同じ種類の溶媒100mLに溶解して加え、80℃で10時間加熱還流した。反応溶液に触媒失活剤としてリン酸粉末を0.15g加えて80℃で30分加熱還流した後、溶液を室温に冷却し、析出物を濾過によって除去した。その際の濾過の効率を、実施例1と同様の基準で評価した。その結果を表4に示す。
 濾液を減圧下にて溶媒を除去することにより、固体を回収した。得られた固体を105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテートを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定し、得られたDSCDの結果を表4に示す。
 原料カルダノールからこの試料を得るまでの工程図(合成例1→合成例2→実施例9~15)を図1に示す。
 また、この試料について、実施例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表5に示す。
 [参考例101]
 合成例3(参考合成例2)のモノクロロ酢酸変性カルダノールのクロライド化物(クロライド化水添カルダノール)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:L-70、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.4)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート15.8g(ヒドロキシ基量0.036mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒および酸捕捉剤としてトリエチルアミン5.0mL(0.036mol)を加えた。この溶液に、合成例3のクロライド化水添カルダノール41.2g(0.108mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、100℃で5時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテート19gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.50であった。
 原料カルダノールからこの試料を得るまでの工程図(合成例4→参考例101)を図2に示す。
 また、この試料について、実施例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表1に示す。
 [参考例102]
 合成例4(参考合成例2)のモノクロロ酢酸変性カルダノールのクロライド化物(クロライド化水添カルダノール)を、セルロースアセテート(所定の方法でアセチル化量を調整、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.65)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート12g(ヒドロキシ基量0.015mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒および酸捕捉剤としてトリエチルアミン2.1mL(0.015mol)を加えた。この溶液に、合成例3のクロライド化水添カルダノール20.6g(0.054mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、100℃で5時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテート14gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.34であった。
 原料カルダノールからこの試料を得るまでの工程図(合成例4→参考例102)を図2に示す。
 また、この試料について、実施例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表2に示す。
 [参考例103](後述の参考例24に相当)
 合成例4(参考合成例2)モノクロロ酢酸変性カルダノールのクロライド化物(クロライド化水添カルダノール)を、セルロースアセテートプロピオネート(イーストマンケミカル製、商品名:CAP-482-20、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=0.18、セルロースのグルコース単位当たりのプロピオン酸の付加数(プロピオニル化の置換度DSPr)=2.49)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートプロピオネートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートプロピオネートを作製した。
 セルロースアセテートプロピオネート10g(ヒドロキシ基量0.010mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒および酸捕捉剤としてトリエチルアミン2.5mL(0.018mol)を加えた。この溶液に、参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール13g(0.035mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、100℃で5時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテートプロピオネート13gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテートプロピオネート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.33であった。
 原料カルダノールからこの試料を得るまでの工程図(合成例4→参考例103)を図2に示す。
 また、この試料について、実施例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表3に示す。
 [参考例104~106]
 表4に示す溶媒(トルエン、イソプロパノール、1-ブタノール)を用いて、合成例2のジイソシアネート付加カルダノール誘導体1を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:L-70、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.4)に結合させることを試みた。しかし、反応物の溶媒溶解性が低く、グラフト化が十分に行われず、所望のグラフト化セルロースアセテートは得られなかった。
 
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
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 実施例1~2及び実施例7~15(ジイソシアネート化合物を用いてグラフト化を行って得たカルダノール付加セルロース系樹脂)と、参考例101(モノクロロ酢酸を用いてグラフト化を行って得たカルダノール付加セルロース系樹脂)とを対比すると明らかなように、実施例1~2及び実施例7~15のカルダノール付加セルロース系樹脂は、強度、耐熱性(Tg)、耐水性を良好に保ちながら、色の明度が大幅に改善されていることがわかる。さらに、実施例1~2及び実施例7~15と参考例104~106とを対比すると明らかなように、極性値が0.15以上0.5以下の溶媒を用いることによって、カルダノール付加セルロース樹脂を簡便に且つ高い反応率で製造できることがわかる。
 また、図1と図2に示す工程図を対比すると明らかなように、実施例1~2及び実施例7~15のカルダノール付加セルロース樹脂は、製造工程数が少なく、副生成物も出ないため簡便に製造できることがわかる。
 実施例3~4及び参考例102は、実施例1~2及び参考例101に対して、セルロースのヒドロキシ基に付加したアセチル基を増加させた例である。このような場合であっても、実施例3~4(ジイソシアネート化合物を用いてグラフト化を行って得たカルダノール付加セルロース系樹脂)と参考例102(モノクロロ酢酸を用いてグラフト化を行って得たカルダノール付加セルロース系樹脂)を対比すると明らかなように、実施例3~4のカルダノール付加セルロース系樹脂は、強度、耐熱性(Tg)、耐水性を良好に保ちながら、色の明度が大幅に改善されていることがわかる。
 また、図1と図2に示す工程図を対比すると明らかなように、実施例3~4のカルダノール付加セルロース樹脂は、製造工程数が少なく、副生成物も出ないため簡便に製造できることがわかる。
 実施例5~6及び参考例103は、アセチル基に加えてプロピオニル基がヒドロキシ基に付加したセルロース誘導体を用いて作製したセルロース系樹脂の例である。このような場合であっても、実施例5~6(ジイソシアネート化合物を用いてグラフト化を行って得たカルダノール付加セルロース系樹脂)と参考例103(モノクロロ酢酸を用いてグラフト化を行って得たカルダノール付加セルロース系樹脂)を対比すると明らかなように、実施例5~6のカルダノール付加セルロース系樹脂は、強度、耐熱性(Tg)、耐水性を良好に保ちながら、色の明度が大幅に改善されていることがわかる。
 また、図1と図2に示す工程図を対比すると明らかなように、実施例5~6のカルダノール付加セルロース樹脂は、製造工程数が少なく、副生成物も出ないため簡便に製造できることがわかる。
 以下に、ジイソシアネート化合物以外の化合物を用いてグラフト化を行って得たカルダノール付加セルロース系樹脂について、具体例を挙げてさらに説明する。
 [参考合成例1]カルダノール誘導体1(コハク酸変性カルダノールのクロライド化物)の作製
 カルダノールの直鎖状炭化水素部分の不飽和結合が水素化された水添カルダノール(ACROS Organics製、m-n-ペンタデシルフェノール)を原料とした。この水添カルダノールを、H-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)で測定したところ不飽和結合が検出されなかったので、水添率は少なくとも90モル%以上であることが確認できた。そのフェノール性水酸基を無水コハク酸と反応させることでカルボキシル基を付与し、カルボキシル化水添カルダノールを得た。次に、このカルボキシル基をオキサリルクロライドでクロライド化して酸クロライド基へ変換し、クロライド化水添カルダノールを得た。具体的には、下記に従って、クロライド化水添カルダノールを作製した。
 まず、無水コハク酸33g(0.33mol)を脱水クロロホルム250mLに溶解させ、脱水ピリジン5.0mL(0.062mol)と原料の水添カルダノール50g(0.16mol)を加え、窒素雰囲気下、70℃で24時間加熱還流した。反応溶液を室温まで冷却後、析出した無水コハク酸の結晶を濾別した。濾過したクロロホルム溶液を0.1mol/L塩酸250mLで2回洗浄し、さらに水250mLで2回洗浄した。洗浄後のクロロホルム溶液を硫酸マグネシウムで脱水した後、硫酸マグネシウムを濾別し、クロロホルムを減圧留去することでカルボキシル化水添カルダノールの褐色固体60g(0.15mol)を得た。
 得られたカルボキシル化水添カルダノール50g(0.12mol)を脱水クロロホルム250mLに溶解させ、オキサリルクロライド24g(0.19mol)とN,N-ジメチルホルムアミド0.25mL(3.2mmol)を加え、室温で72時間撹拌した。クロロホルム、過剰のオキサリルクロライド及びN,N-ジメチルホルムアミドを減圧留去し、クロライド化水添カルダノール52g(0.12mol)を得た。
 [参考合成例2]カルダノール誘導体2(モノクロロ酢酸変性カルダノールのクロライド化物)の作製
 カルダノールの直鎖状炭化水素部分の不飽和結合が水素化された水添カルダノール(ACROS Organics製、m-n-ペンタデシルフェノール)を原料とし、そのフェノール性水酸基をモノクロロ酢酸と反応させることでカルボキシル基を付与し、カルボキシル化水添カルダノールを得た。次に、このカルボキシル基をオキサリルクロライドでクロライド化して酸クロライド基へ変換し、クロライド化水添カルダノールを得た。具体的には、下記に従って、クロライド化水添カルダノールを作製した。
 まず、水添カルダノール80g(0.26mol)をメタノール120mLに溶解させ、これに、水酸化ナトリウム64g(1.6mol)を蒸留水40mLに溶解させた水溶液を加えた。その後、室温で、関東化学(株)製モノクロロ酢酸66g(0.70mol)をメタノール50mLに溶解させた溶液を滴下した。滴下完了後、73℃で4時間還流させつつ攪拌を継続した。反応溶液を室温まで冷却後、この反応混合物を、希塩酸でpH=1となるまで酸性化し、メタノール250mLとジエチルエーテル500mL、さらに、蒸留水200mLを加えた。分液漏斗で水層を分離、廃棄し、エーテル層を蒸留水400mLで2回洗浄した。エーテル層に無水マグネシウムを加え乾燥させた後、これを濾別した。濾液(エーテル層)をエバポレーター(90℃/3mmHg)で減圧濃縮し、残渣として黄茶色粉末状の粗生成物を得た。この粗生成物をn-ヘキサンから再結晶し、真空乾燥させることにより、カルボキシル化水添カルダノールの白色粉末46g(0.12mol)を得た。
 得られたカルボキシル化水添カルダノール46g(0.12mol)を脱水クロロホルム250mLに溶解させ、オキサリルクロライド24g(0.19mol)とN,N-ジメチルホルムアミド0.25mL(3.2mmol)を加え、室温で72時間撹拌した。クロロホルム、過剰のオキサリルクロライド及びN,N-ジメチルホルムアミドを減圧留去し、クロライド化水添カルダノール48g(0.13mol)を得た。
 [参考合成例3]ビフェニル酢酸クロライドの作製
 シグマアルドリッチジャパン(株)製ビフェニル酢酸6.0g(0.028mol)を脱水クロロホルム60mlに溶解させ、オキサリルクロライド3.7g(0.029mol)とN,N-ジメチルホルムアミド0.04mL(0.51mmol)を加え、室温で72時間攪拌した。クロロホルム、過剰のオキサリルクロライド及びN,N-ジメチルホルムアミドを減圧留去し、ビフェニル酢酸クロライド6.5g(0.028mol)を得た。
 [参考例1]
 参考合成例1で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体1)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート10g(ヒドロキシ基量0.036mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒および酸捕捉剤としてトリエチルアミン5.0mL(0.036mol)を加えた。この溶液に、参考合成例1で作製したクロライド化水添カルダノール46g(0.11mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、100℃で6時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテート20gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.90であった。
 また、この試料について、下記に従って評価を行った。結果を表101Aに示す。
 [熱可塑性(プレス成形性)の評価]
 プレス成形を下記条件で行って成形体を得、その際の成形性を下記基準にしたがって評価した。
(成形条件)
 温度:170℃、時間:2分、圧力:100kgf(9.8×10N)、
 成形体サイズ:厚み:2mm、幅:13mm、長さ:80mm。
(評価基準)
 ○:良好、△:不良(ボイド、ヒケ、一部未充填が発生)、×:成形不可。
 [ガラス転移温度の測定(耐熱性評価)]
 DSC(セイコーインスツルメンツ社製、製品名:DSC6200)によりガラス転移温度を測定した。
 [曲げ試験]
 上記の成形により得られた成形体について、JIS K7171に準拠して曲げ試験を行った。
 [引張試験]
 試料2gをクロロホルム20mLに溶解した溶液を調製し、この溶液を用いてキャスティングを行い、カッターナイフで切り出して幅10mm、長さ60mm、厚さ0.2mmのフィルムを作製した。このフィルムについて、JIS K7127に準拠して引張試験を行った。
 [吸水率の測定]
 JIS K7209に準拠して吸水率を測定した。
 [植物成分率の決定]
 セルロース成分、カルダノール成分を植物成分として、試料全体に対する植物成分の合計含有率(質量%)を求めた。ここでセルロース成分は、ヒドロキシ基がアシル化やグラフト化されていない前記の式(1)で示される構造に対応し、カルダノール成分は前記の式(2)で示される構造に対応するものとして算出した。
 [参考例2]
 参考合成例1で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体1)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート10g(ヒドロキシ基量0.036mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒および酸補足剤としてトリエチルアミン5.0mL(0.036mol)を加えた。この溶液に、参考合成例1で作製したクロライド化水添カルダノール23g(0.054mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、100℃で6時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに攪拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテート16gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.55であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Aに示す。
 [参考例3]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート10g(ヒドロキシ基量0.036mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒および酸捕捉剤としてトリエチルアミン5.0mL(0.036mol)を加えた。この溶液に、参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール14g(0.037mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、100℃で3時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテート15gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.55であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Aに示す。
 [参考例4]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、クロライド化水添カルダノールの仕込み量を21g(0.054mol)に変更する以外は参考例3と同様の分量と方法に従って作製し、グラフト化セルロースアセテート19gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.80であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Aに示す。
 [参考例5]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、クロライド化水添カルダノールの仕込み量を12g(0.031mol)に変更する以外は参考例3と同様の分量と方法に従って作製し、グラフト化セルロースアセテート14gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.44であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Aに示す。
 [参考例6]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、クロライド化水添カルダノールの仕込み量を6.9g(0.018mol)に変更する以外は参考例3と同様の分量と方法に従って作製し、グラフト化セルロースアセテート13gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.30であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Aに示す。
 [参考例7]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)と、反応性炭化水素としてベンゾイルクロライド(BC)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート10g(ヒドロキシ基量0.036mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒および酸捕捉剤としてトリエチルアミン5.0mL(0.036mol)を加えた。この溶液に、参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール4.1g(0.011mol)と東京化成工業(株)製のベンゾイルクロライド(BC)2.8g(0.020mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、100℃で5時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテート13gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.30、DSBCは0.14であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Bに示す。
 [参考例8]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)と、反応性炭化水素としてベンゾイルクロライド(BC)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、クロライド化水添カルダノールの仕込み量を3.1g(0.008mol)に変更し、ベンゾイルクロライドの仕込み量を8.4g(0.060mol)に変更する以外は参考例7と同様の分量と方法に従って作製し、グラフト化セルロースアセテート14gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.22、DSBCは0.27であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Bに示す。
 [参考例9]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)と、反応性炭化水素としてベンゾイルクロライド(BC)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、クロライド化水添カルダノールの仕込み量を7.6g(0.020mol)に変更し、ベンゾイルクロライドの仕込み量を8.4g(0.060mol)に変更する以外は参考例7と同様の分量と方法に従って作製し、グラフト化セルロースアセテート16gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.44、DSBCは0.22であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Bに示す。
 [参考例10]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)と、反応性炭化水素としてベンゾイルクロライド(BC)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、クロライド化水添カルダノールの仕込み量を4.1g(0.011mol)に変更し、ベンゾイルクロライドの仕込み量を28.1g(0.20mol)に変更する以外は参考例7と同様の分量と方法に従って作製し、グラフト化セルロースアセテート15gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.24、DSBCは0.42であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Bに示す。
 [参考例11]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)と、反応性炭化水素としてベンゾイルクロライド(BC)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、クロライド化水添カルダノールの仕込み量を4.6g(0.012mol)に変更し、ベンゾイルクロライドの仕込み量を1.1g(0.008mol)に変更する以外は参考例7と同様の分量と方法に従って作製し、グラフト化セルロースアセテート14gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.30、DSBCは0.07であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Bに示す。
 [参考例12]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)と、反応性炭化水素としてベンゾイルクロライド(BC)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、クロライド化水添カルダノールの仕込み量を1.5g(0.004mol)に変更し、ベンゾイルクロライドの仕込み量を2.2g(0.016mol)に変更する以外は参考例7と同様の分量と方法に従って作製し、グラフト化セルロースアセテート12gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.08、DSBCは0.16であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Bに示す。
 [参考例13]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)と、反応性炭化水素として参考合成例3で作製したビフェニル酢酸クロライド(BAA)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート10g(ヒドロキシ基量0.036mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒および酸捕捉剤としてトリエチルアミン5.0mL(0.036mol)を加えた。この溶液に、参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール7.0g(0.018mol)と参考合成例3で作製したビフェニル酢酸クロライド(BAA)1.5g(0.0065mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、100℃で5時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテート13gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.27、DSBAAは0.15であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Bに示す。
 [参考例14]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)と、反応性炭化水素として参考合成例3で作製したビフェニル酢酸クロライド(BAA)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、クロライド化水添カルダノールの仕込み量を12.2g(0.032mol)に変更し、ビフェニル酢酸クロライドの仕込み量を4.6g(0.020mol)に変更する以外は参考例13と同様の分量と方法に従って作製し、グラフト化セルロースアセテート14gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.40、DSBAAは0.40であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Bに示す。
 [参考例15]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)と、反応性炭化水素として参考合成例3で作製したビフェニル酢酸クロライド(BAA)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、クロライド化水添カルダノールの仕込み量を15.2g(0.040mol)に変更し、ビフェニル酢酸クロライドの仕込み量を3.2g(0.014mol)に変更する以外は参考例13と同様の分量と方法に従って作製し、グラフト化セルロースアセテート14gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.55、DSBAAは0.28であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Bに示す。
 [参考例16]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)と、反応性炭化水素として参考合成例3で作製したビフェニル酢酸クロライド(BAA)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、クロライド化水添カルダノールの仕込み量を7.6g(0.020mol)に変更し、ビフェニル酢酸クロライドの仕込み量を7.4g(0.032mol)に変更する以外は参考例13と同様の分量と方法に従って作製し、グラフト化セルロースアセテート14gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.30、DSBAAは0.52であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Bに示す。
 [参考例17]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)と、反応性炭化水素としてフェニルプロピオニルクロライド(PPA)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート10g(ヒドロキシ基量0.036mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒および酸捕捉剤としてトリエチルアミン5.0mL(0.036mol)を加えた。この溶液に、参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール4.0g(0.011mol)と東京化成工業(株)製フェニルプロピオニルクロライド(PPA)2.0g(0.012mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、100℃5時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテート13gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.17、DSPPAは0.25であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Cに示す。
 [参考例18]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)と、反応性炭化水素としてフェニルプロピオニルクロライド(PPA)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、クロライド化水添カルダノールの仕込み量を3.8g(0.010mol)に変更し、フェニルプロピオニルクロライドの仕込み量を2.7g(0.016mol)に変更する以外は参考例17と同様の分量と方法に従って作製し、グラフト化セルロースアセテート14gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.13、DSPPAは0.35であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Cに示す。
 [参考例19]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)と、反応性炭化水素としてシクロヘキサンカルボン酸クロライド(CHC)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート10g(ヒドロキシ基量0.036mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒および酸捕捉剤としてトリエチルアミン5.0mL(0.036mol)を加えた。この溶液に、参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール3.7g(0.0096mol)とシグマアルドリッチジャパン(株)製のシクロヘキサンカルボン酸クロライド(CHC)2.5g(0.017mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、100℃で5時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテート13gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.20、DSCHCは0.22であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Cに示す。
 [参考例20]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)と、反応性炭化水素としてビフェニルカルボニルクロライド(BCC)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート10g(ヒドロキシ基量0.036mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒および酸捕捉剤としてトリエチルアミン5.0mL(0.036mol)を加えた。この溶液に、参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール4.6g(0.012mol)とシグマアルドリッチジャパン(株)製のビフェニルカルボニルクロライド(BCC)13.0g(0.060mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、100℃で5時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテート16gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.30、DSBCCは0.30であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Cに示す。
 [参考例21]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:L-40、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.4)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート15.8g(ヒドロキシ基量0.036mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒および酸捕捉剤としてトリエチルアミン5.0mL(0.036mol)を加えた。この溶液に、参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール6.8g(0.018mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、100℃で5時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテート19gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.19であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表102に示す。
 [参考例22]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:L-40、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.4)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、クロライド化水添カルダノールの仕込み量を41.2g(0.108mol)に変更する以外は、参考例21と同様の分量と方法に従ってグラフト化セルロースアセテート25gを作製した。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.50であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表102に示す。
 [参考例23]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)を、セルロースアセテートブチレート(イーストマンケミカル製、商品名:CAB-381-20、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=1.0、セルロースのグルコース単位当たりの酪酸の付加数(ブチリル化の置換度DSBu)=1.66)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートブチレートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートブチレートを作製した。
 セルロースアセテートブチレート10g(ヒドロキシ基量0.011mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒および酸捕捉剤としてトリエチルアミン2.5mL(0.018mol)を加えた。この溶液に、参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール13g(0.035mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、100℃で5時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテートブチレート13gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテートブチレート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.34であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表103に示す。
 [参考例24]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)を、セルロースアセテートプロピオネート(イーストマンケミカル製、商品名:CAP-482-20、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=0.18、セルロースのグルコース単位当たりのプロピオン酸の付加数(プロピオニル化の置換度DSPr)=2.49)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートプロピオネートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートプロピオネートを作製した。
 セルロースアセテートプロピオネート10g(ヒドロキシ基量0.010mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒および酸捕捉剤としてトリエチルアミン2.5mL(0.018mol)を加えた。この溶液に、参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール13g(0.035mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、100℃で5時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテートプロピオネート13gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテートプロピオネート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.33であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表103に示す。
 [参考例25]
 参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール(カルダノール誘導体2)と、反応性炭化水素としてベンゾイルクロライド(BC)を、セルロースアセテートプロピオネート(イーストマンケミカル製、商品名:CAP-482-20、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=0.18、セルロースのグルコース単位当たりのプロピオン酸の付加数(プロピオニル化の置換度DSPr)=2.49)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートプロピオネートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートプロピオネートを作製した。
 セルロースアセテートプロピオネート10g(ヒドロキシ基量0.010mol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒および酸捕捉剤としてトリエチルアミン2.5mL(0.018mol)を加えた。この溶液に、参考合成例2で作製したクロライド化水添カルダノール4.5g(0.012mol)と東京化成工業(株)製のベンゾイルクロライド(BC)2.8g(0.020mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、100℃で5時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテートプロピオネート13gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテートプロピオネート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSCDは0.21、DSBCは0.10であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表103に示す。
 [参考例26]
 カルダノールの直鎖状炭化水素部分の不飽和結合が水素化された水添カルダノール(ACROS Organics製、m-n-ペンタデシルフェノール)を原料とし、そのフェノール性水酸基をモノクロロ酢酸と反応させることでカルボキシル基を付与し、カルボキシル化水添カルダノールを得た。具体的には、下記に従って、カルボキシル化水添カルダノールを作製した。
 まず、水添カルダノール80g(0.26mol)をメタノール120mLに溶解させ、これに、水酸化ナトリウム64g(1.6mol)を蒸留水40mLに溶解させた水溶液を加えた。その後、室温で、関東化学(株)製モノクロロ酢酸66g(0.70mol)をメタノール50mLに溶解させた溶液を滴下した。滴下完了後、73℃で4時間還流させつつ攪拌を継続した。反応溶液を室温まで冷却後、この反応混合物を、希塩酸でpH=1となるまで酸性化し、メタノール250mLとジエチルエーテル500mL、さらに、蒸留水200mLを加えた。分液漏斗で水層を分離、廃棄し、エーテル層を蒸留水400mLで2回洗浄した。エーテル層に無水マグネシウムを加え乾燥させた後、これを濾別した。濾液(エーテル層)をエバポレーター(90℃/3mmHg)で減圧濃縮し、残渣として黄茶色粉末状の粗生成物を得た。この粗生成物をn-ヘキサンから再結晶し、真空乾燥させることにより、カルボキシル化水添カルダノールの白色粉末46g(0.12mol)を得た。
 こうして作製したカルボキシル化水添カルダノールを、セルロース(日本製紙ケミカル(株)製、商品名:KCフロックW-50G)に結合させ、グラフト化セルロースを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースを作製した。
 セルロース2.5g(ヒドロキシ基量47mmol)をメタノール100mLに懸濁させ1時間室温で撹拌し、吸引濾過した。濾別した固体をジメチルアセトアミド(DMAc)100mLに膨潤させ1時間室温で撹拌した後、吸引濾過して溶媒を除去した。その後、DMAcでの膨潤と吸引濾過による溶媒の除去を同様に3回繰り返した。DMAc250mLにLiCl21gを溶解し、先のDMAc膨潤セルロースを混合して室温で一晩撹拌し、セルロース溶液を得た。こうして得られたセルロース溶液に、カルボキシル化水添カルダノールを17.3g(46.5mmol)、ピリジン11.0g(140mmol)、トシルクロライド8.8g(46mmol)を溶解したDMAc溶液20mLを加え、50℃で1時間加熱反応させた。反応溶液をメタノール2Lに滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体をメタノール500mLで3回洗浄した後、105℃で5時間真空乾燥することで、グラフト化セルロース10.4gを得た。回収量から求められたDSCDは1.49であった。また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表104に示す。
 [参考比較例1]
 参考例1で使用したグラフト化前のセルロースアセテートを比較試料とした。
 このセルロースアセテートについて、参考例1と同様に評価を行った。結果を表101Cに示す。
 なお、このセルロースアセテートは、加熱しても溶融せず、熱可塑性を示さなかった。また、成形もできなかったため曲げ試験を行えなかった。
 [参考比較例2]
 参考例1で使用したグラフト化前のセルロースアセテートに、可塑剤としてクエン酸トリエチル(ファイザー社製、商品名:Citroflex-2)を、樹脂組成物全体に対する含有量が45質量%となるように添加し、押し出し混合機(HAAKE MiniLab Rheomex extruder (Model CTW5, Thermo Electron Corp., Waltham, Mass.))で混合(温度200℃、スクリュー回転速度60rpm)し、セルロースアセテート樹脂組成物を作製した。
 この樹脂組成物について、参考例1と同様にして評価を行った。結果を表101Cに示す。
 なお、この樹脂組成物を用いてキャスティングすると相分離が起こり、均一なフィルムを作製できなかったため、引張試験は行わなかった。
 [参考比較例3]
 クエン酸トリエチルの添加量を、樹脂組成物全体に対して56質量%となるように変更する以外は参考比較例2と同様の分量と方法に従って、セルロースアセテート樹脂組成物を作製した。
 この樹脂組成物について、参考例1と同様にして評価を行った。結果を表101Cに示す。
 なお、この樹脂組成物を用いてキャスティングすると相分離が起こり、均一なフィルムを作製できなかったため、引張試験は行わなかった。
 [参考比較例4]
 クエン酸トリエチルの添加量を、樹脂組成物全体に対して34質量%となるように変更する以外は参考比較例2と同様の分量と方法に従って、セルロースアセテート樹脂組成物を作製した。
 この樹脂組成物について、参考例1と同様にして評価を行った。結果を表101Cに示す。
 なお、この樹脂組成物を用いてキャスティングすると相分離が起こり、均一なフィルムを作製できなかったため、引張試験は行わなかった。
 [参考比較例5]
 反応性炭化水素としてフェニルプロピオニルクロライド(PPA)を、セルロースアセテート(ダイセル化学工業(株)製、商品名:LM-80、セルロースのグルコース単位当たりの酢酸の付加数(アセチル化の置換度:DSAce)=2.1)に結合させ、グラフト化セルロースアセテートを得た。具体的には、下記に従って、グラフト化セルロースアセテートを作製した。
 セルロースアセテート10g(ヒドロキシ基量0.036mmol)を脱水ジオキサン200mLに溶解させ、反応触媒および酸捕捉剤としてトリエチルアミン5.0mL(0.036mmol)を加えた。この溶液に、東京化成工業(株)製のフェニルプロピオニルクロライド(PPA)10g(0.060mol)を溶解したジオキサン溶液100mLを加え、100℃で1時間加熱還流した。反応溶液をメタノール3Lに撹拌しながらゆっくりと滴下して再沈殿し、固体を濾別した。濾別した固体を一晩空気乾燥し、さらに105℃で5時間真空乾燥することでグラフト化セルロースアセテート12gを得た。
 得られた試料(グラフト化セルロースアセテート)をH-NMR(Bruker社製、製品名:AV-400、400MHz)によって測定したところ、DSPPAは0.47であった。
 また、この試料について、参考例1と同様の方法に従って評価を行った。結果を表101Cに示す。
 なお、このセルロースアセテートは、加熱しても溶融せず、熱可塑性を示さなかった。また、成形もできなかったため曲げ試験を行えなかった。
 [参考比較例6]
 参考例21で使用したグラフト化前のセルロースアセテート(DSAce=2.4)を比較試料とした。
 このセルロースアセテートについて、参考例1と同様に評価を行った。結果を表102に示す。
 なお、このセルロースアセテートは、加熱しても溶融せず、熱可塑性を示さなかった。また、成形もできなかったため曲げ試験を行えなかった。
 [参考比較例7]
 参考例21で使用したグラフト化前のセルロースアセテート(DSAce=2.4)に、可塑剤としてクエン酸トリエチル(ファイザー社製、商品名:Citroflex-2)を、樹脂組成物全体に対する含有量が20質量%となるように添加し、押し出し混合機(HAAKE MiniLab Rheomex extruder (Model CTW5, Thermo Electron Corp., Waltham, Mass.))で混合(温度190℃、スクリュー回転速度60rpm)し、セルロースアセテート樹脂組成物を作製した。
 この樹脂組成物について、参考例1と同様にして評価を行った。結果を表102に示す。
 なお、この樹脂組成物を用いてキャスティングすると相分離が起こり、均一なフィルムを作製できなかったため、引張試験は行わなかった。
 [参考比較例8]
 クエン酸トリエチルの添加量を、樹脂組成物全体に対して40質量%となるように変更する以外は参考比較例7と同様の分量、方法に従って、セルロースアセテート樹脂組成物を作製した。
 この樹脂組成物について、参考例1と同様にして評価を行った。結果を表102に示す。
 なお、この樹脂組成物を用いてキャスティングすると相分離が起こり、均一なフィルムを作製できなかったため、引張試験は行わなかった。
 [参考比較例9、10]
 参考例23、24で使用したグラフト化前のセルロースアセテートブチレート、およびセルロースアセテートプロピオネートを比較試料とした。
 このセルロースアセテートブチレート、およびセルロースアセテートプロピオネートについて、参考例1と同様に評価を行った。結果を表103に示す。
 なお、このセルロースアセテートブチレート、およびセルロースアセテートプロピオネートは、加熱した際に溶融し熱可塑性はあるものの溶融粘度が非常に大きく、成形が困難であったため曲げ試験を行えなかった。
 [参考比較例11、12]
 参考例23、24で使用したグラフト化前のセルロースアセテートブチレート、およびセルロースアセテートプロピオネートに、可塑剤としてクエン酸トリエチル(ファイザー社製、商品名:Citroflex-2)を、それぞれ樹脂組成物全体に対する含有量が27質量%となるように添加し、押し出し混合機(HAAKE MiniLab Rheomex extruder (Model CTW5, Thermo Electron Corp., Waltham, Mass.))で混合(温度180℃、スクリュー回転速度60rpm)し、セルロースアセテートブチレート樹脂組成物、およびセルロースアセテートプロピオネート樹脂組成物を作製した。
 この樹脂組成物について、参考例1と同様にして評価を行った。結果を表103に示す。
 なお、この樹脂組成物を用いてキャスティングすると相分離が起こり、均一なフィルムを作製できなかったため、引張試験は行わなかった。
 [参考比較例13]
 参考例26と比較するため、可塑剤のクエン酸トリエチルの添加量を、樹脂組成物全体に対して63質量%となるように変更する以外は参考比較例2と同様の方法に従って、セルロースアセテートと本可塑剤からなる樹脂組成物を作製した。本可塑剤とアセチル基の総量は、参考例26のカルダノール量と同量にした。この樹脂組成物について、参考例1と同様にして評価を行った。結果を表104に示す。
 この樹脂組成物を用いてキャスティングすると相分離が起こり、均一なフィルムを作製できなかったため、引張試験は行わなかった。
 [参考比較例14]
 不飽和結合を持つ上記式(2)で示される、カルダノール(東北化工(株)製、LB-7000:3-ペンタデシルフェノール約5%、3-ペンタデシルフェノールモノエン約35%、3-ペンタデシルフェノールジエン約20%、3-ペンタデシルフェノールトリエン約40%の混合物)の不飽和結合とセルロース(日本製紙ケミカル(株)製、商品名:KCフロックW-50G)のヒドロキシ基を化学結合させ、カルダノールグラフト化セルロースを得た。具体的には、下記に従って、カルダノールグラフト化セルロースを作製した。
 ドライボックス中、窒素ガス雰囲気下でボロントリフルオリドジエチルエーテル(BF-OEt)(関東化学(株)製)80mLと塩化メチレン(関東化学(株)製)100mLの反応溶媒を作製した後、これに、セルロース2gを加え、室温下で2時間攪拌した。その後、上記反応溶媒からセルロースを濾別し、真空乾燥させた後、これに上記液状のカルダノール(LB-7000)100mLを加え、室温下で3時間攪拌しながらグラフト化反応を行った。反応終了後、生成物を濾別し、アセトン洗浄、ソックスレ抽出を行い、105℃で5時間真空乾燥することで、目的物のカルダノールグラフト化セルロースの組成物2.5gを得た。回収量から求められたDSCDは0.16であった。
 この組成物は、加熱しても溶融せず、熱可塑性を示さなかった。また、成形もキャスティングもできなかったため、曲げ試験や引張試験などの評価を行えなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 参考例1~6と参考比較例1を対比すると、本参考例のカルダノールグラフト化セルロース系樹脂(セルロースのヒドロキシ基にアセチル基も付加)は、熱可塑性を示さないグラフト化前のセルロース誘導体(セルロースアセテート)に対して、植物成分率を下げることなく、熱可塑性(プレス成形性)を示し優れた曲げ特性が得られ、さらに引っ張り特性(特に破断ひずみ)及び耐水性(吸水率)が改善されている。また、参考例1~6と参考比較例2~4を対比すると、本参考例のカルダノールグラフト化セルロース系樹脂(セルロースのヒドロキシ基にアセチル基も付加)は、グラフト化前のセルロース誘導体(セルロースアセテート)に可塑剤を添加したものよりも、曲げ特性、引っ張り特性および耐水性が改善されているとともに、植物成分率を下げることなく高い耐熱性(ガラス転移温度)が得られている。
 参考例7~20に示されているように、カルダノールとともに反応性炭化水素をグラフト化させることにより、高い耐水性を得ながら、曲げ特性(特に曲げ強度)及び引張特性(特に引っ張り強度)をより一層改善することができる。
 参考例21~22及び参考比較例6~8は、参考例1~20及び参考比較例1~5に対して、セルロースのヒドロキシ基に付加したアセチル基を増加させた例である。このような場合であっても、参考例21~22と参考比較例6を対比すると、本参考例のカルダノールグラフト化セルロース系樹脂は、熱可塑性を示さないグラフト化前のセルロース誘導体に対して、植物成分率を下げることなく、熱可塑性を示し優れた曲げ特性が得られ、さらに引っ張り特性(特に破断ひずみ)及び耐水性が改善されている。また、参考例21及び22と参考比較例7及び8を対比すると、本参考例のカルダノールグラフト化セルロース系樹脂は、グラフト化前のセルロース誘導体に可塑剤を添加したものよりも、曲げ特性(特に曲げ強度)、引っ張り特性および耐水性が改善されているとともに、植物成分率を下げることなく高い耐熱性が得られている。
 可塑剤を添加した参考比較例2~4、7及び8が示すように、可塑剤を添加するだけでは、優れた耐熱性は得られていない。本参考例によれば、セルロース系樹脂に熱可塑性を付与することができるとともに、優れた耐熱性を得ることができる。
 また、反応性炭化水素のみをグラフトさせた参考比較例5が示すように、反応性炭化水素のみをグラフトさせるだけでは、熱可塑性は示さず、曲げ特性、引っ張り特性(特に破断ひずみ)及び耐水性は改善されていない。本参考例によれば、セルロース系樹脂に熱可塑性を付与することができるとともに、優れた曲げ特性、引っ張り特性(特に破断ひずみ)及び耐水性を得ることができる。
 参考例23~25及び参考比較例9~12は、アセチル基に加えてブチリル基あるいはプロピオニル基がヒドロキシ基に付加したセルロース誘導体を用いて作製したセルロース系樹脂の例である。このような場合であっても、参考例23~25と参考比較例9及び10を対比すると、本参考例のカルダノールグラフト化セルロース系樹脂は、グラフト化前のセルロース誘導体に対して、植物成分率を下げることなく、優れた熱可塑性及び曲げ特性が得られ、さらに引っ張り特性(特に破断ひずみ)及び耐水性が改善されている。また、参考例23~25と参考比較例11及び12を対比すると、本参考例のカルダノールグラフト化セルロース系樹脂は、グラフト化前のセルロース誘導体に可塑剤を添加したものよりも、曲げ特性(特に曲げ強度)、引っ張り特性および耐水性が改善されているとともに、植物成分率を下げることなく高い耐熱性が得られている。
 参考例26は、セルロースのヒドロキシ基にアセチル基等のアシル基が付加していないセルロースを用いて作製したセルロース系樹脂の例である。このような場合であっても、参考例26と参考比較例13を対比すると、本参考例のカルダノールグラフト化セルロース系樹脂は、参考比較例13のセルロース誘導体(セルロースアセテート)に可塑剤を添加したもの(セルロース成分の重量分率は同じ)よりも、曲げ特性(特に曲げ強度)、引っ張り特性および耐水性が改善されているとともに、植物成分率を下げることなく高い耐熱性が得られている。
 このように、本参考例によれば、高い植物成分率(高植物性)を有しながら、耐水性が改善され、良好な熱可塑性(プレス成形性)と十分な耐熱性をもつセルロース系樹脂を提供できる。また、プレス成形体については高い曲げ特性が得られ、フィルム成形体ついては引張特性(特に靱性)を改善することができる。また、本参考例のグラフト化セルロース系樹脂は、植物成分率が高いとともに、非可食部の利用率が高い。
 以上、実施形態および実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
 この出願は、2011年4月4日に出願された日本出願特願2011-082969及び2011年9月12日に出願された日本出願特願2011-198743を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (10)

  1.  3-ペンタデシルシクロヘキサノールを含む水添カルダノールのヒドロキシ基及びセルロース又はその誘導体のヒドロキシ基と、ジイソシアネート化合物のイソシアネート基との反応により、前記水添カルダノールと前記セルロース又はその誘導体とが結合してなるセルロース系樹脂。
  2.  前記ジイソシアネート化合物は、二つのイソシアネート基が結合した炭素数3から20の炭化水素基を含む化合物である、請求項1に記載のセルロース系樹脂。
  3.  前記ジイソシアネート化合物は、炭素数3から12の直鎖状アルキレン鎖の両端の炭素原子にイソシアネート基が結合した脂肪族ジイソシアネートである、請求項1に記載のセルロース系樹脂。
  4.  前記セルロース又はその誘導体のグルコース単位あたりの、前記水添カルダノールの付加数DSCDが0.1以上である、請求項1から3のいずれか一項に記載のセルロース系樹脂。
  5.  前記セルロース又はその誘導体のグルコース単位あたりの、残存するヒドロキシ基の個数DSOHが0.9以下である、請求項1から4のいずれか一項に記載のセルロース系樹脂組成物。
  6.  請求項1から5のいずれか一項に記載のセルロース系樹脂をベース樹脂として含む樹脂組成物。
  7.  請求項6に記載の樹脂組成物よりなる成形用材料。
  8.  3-ペンタデシルシクロヘキサノールを含む水添カルダノールのヒドロキシ基とジイソシアネート化合物のイソシアネート基とを反応させて、前記水添カルダノールと前記ジイソシアネートとを結合させ、ジイソシアネート付加カルダノール誘導体を形成する工程と、
     前記ジイソシアネート付加カルダノール誘導体のイソシアネート基とセルロース又はその誘導体のヒドロキシ基とを反応させて、前記ジイソシアネート付加カルダノール誘導体と前記セルロース又はその誘導体とを結合させる工程を含む、セルロース系樹脂の製造方法。
  9.  前記ジイソシアネート化合物は、二つのイソシアネート基が結合した炭素数3から20の炭化水素基を含む化合物である、請求項8に記載のセルロース系樹脂の製造方法。
  10.  前記ジイソシアネート付加カルダノール誘導体と前記セルロース又はその誘導体とを結合させる工程において、極性値(Relative Polarity)が0.15以上0.5以下の溶媒を用いる、請求項8に記載のセルロース樹脂の製造方法。
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