WO2017170745A1 - 熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、セルロース強化樹脂成形品およびセルロース強化樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、セルロース強化樹脂成形品およびセルロース強化樹脂成形品の製造方法 Download PDF

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thermoplastic resin
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英史 小澤
八木 健
中島 康雄
宰慶 金
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古河電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a thermoplastic resin composition, a method for producing a thermoplastic resin composition, a cellulose reinforced resin molded article, and a method for producing a cellulose reinforced resin molded article. More specifically, a thermoplastic resin composition useful for cellulose, particularly cellulose reinforced resin molded articles containing cellulose and ionic compounds of plant fibers, a method for producing a thermoplastic resin composition, a cellulose reinforced resin molded article, and a cellulose reinforced resin molded article.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a product.
  • Cellulose is known to increase its mechanical properties by being refined to a minute size, and to become a material with extremely high elastic modulus and high strength when refined to a nano size. Research has also been conducted on the use of this as a resin reinforcing material, and the possibility has been attracting attention.
  • the plant fiber is first defibrated (microfibrillated), and then the microfibrillated plant fiber (cellulosic fine fiber) is used.
  • a method of using a compatibilizer or an interfacial reinforcing material and mixing and kneading with a thermoplastic resin such as polypropylene is known (for example, Patent Document 1).
  • the present invention makes it possible to refine plant fibers (craft pulp) by a simple method within a production process in which a thermoplastic resin and plant fibers are combined. And providing a thermoplastic resin composition in which refined plant fibers are uniformly dispersed in a thermoplastic resin, a method for producing the thermoplastic resin composition, a cellulose reinforced resin molded article, and a method for producing a cellulose reinforced resin molded article. Objective.
  • thermoplastic resin which is a composite resin in which the plant fibers are uniformly dispersed in the thermoplastic resin
  • thermoplastic synthetic resin, cellulose and an ionic compound are contained, and the content of the cellulose is 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic synthetic resin.
  • Z 1 represents ⁇ C (Ra) — or ⁇ N—.
  • Ra represents a hydrogen atom or a substituent.
  • L 1 represents a divalent linking group.
  • R 1 to R 5 each independently represents an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or a heterocyclic group. At least two of R 2 to R 5 may be bonded to each other to form a ring.
  • X ⁇ represents an anion.
  • the compound represented by the general formula (1) or (2) is represented by any one of the following general formulas (1a), (1b), (2a) to (2c) The thermoplastic resin composition according to (2).
  • R 1 in (1b), (2a) ⁇ (2c), R 1, R 2 and X - is, R 1 in the general formula (1) or (2), R 2 and X - synonymous It is.
  • R 11 and R 12 each independently represent a substituent.
  • n 11 is an integer from 0 to 3
  • n 12 is an integer from 0 to 5.
  • R 11 is 2 or more
  • the plurality of R 11 may be the same as or different from each other.
  • at least two R 11 may be bonded to each other to form a ring.
  • R 13 to R 15 each independently represents an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or a heterocyclic group.
  • R 21 has the same meaning as R 2 .
  • Z 2 represents a single bond, a methylene group, —C ( ⁇ O) —, —O—, —S—, —S ( ⁇ O) —, —SO 2 —, —N (R ⁇ 1) — or —N + (R ⁇ 1 ) (R ⁇ 2)-, R ⁇ 1 represents a hydrogen atom or a substituent, and R ⁇ 2 represents a substituent.
  • R ⁇ 1 and R ⁇ 2 may be bonded to each other to form a ring.
  • thermoplastic resin composition (4) the wherein X -, halogen ion, carboxylate anion, sulfonate anion, phosphate anion, phosphonate anion, characterized in that it is a dicyanamide ion or bis (trifluoromethanesulfonyl) imide ion (2) or ( The thermoplastic resin composition as described in 3).
  • thermoplastic resin composition according to any one of (1) to (6) wherein the area of the cellulose aggregate of the thermoplastic resin composition is less than 20000 ⁇ m 2 .
  • the method for producing a thermoplastic resin composition according to any one of (1) to (7), wherein a mixture of a thermoplastic synthetic resin, a cellulose and an ionic compound is blended, and the mixture The method for producing a thermoplastic resin composition, wherein the content of the ionic compound is 0.1% by mass or more and less than 50% by mass.
  • the method for producing a thermoplastic resin composition according to (8) comprising a step of kneading the thermoplastic resin composition.
  • thermoplastic resin composition produced by the method for producing a thermoplastic resin composition according to (8) or (9) is used for molding.
  • a method for producing a cellulose-reinforced resin molded product characterized by the above.
  • thermoplastic resin composition and the method for producing a thermoplastic resin composition of the present invention it becomes possible to refine the vegetable fiber (kraft pulp) by a simple method within the production process of combining the thermoplastic resin and the vegetable fiber.
  • a cellulose reinforced resin molded product containing the refined cellulose uniformly dispersed in the thermoplastic resin without being aggregated or reaggregated, and a method for producing the cellulose reinforced resin molded product. That is, by simply kneading cellulose (pulp) of vegetable fiber containing an ionic compound with a thermoplastic resin, the refinement of the pulp can be advanced in the process.
  • miniaturizing the cellulose of a vegetable fiber previously becomes unnecessary, and can anticipate the significant reduction of manufacturing cost.
  • the reinforcement efficiency of the thermoplastic resin can be increased.
  • the cellulose reinforced resin of the present invention or a molded product thereof is widely used, it can be expected to reduce the weight, increase the strength, reduce the thickness, and reduce the incineration ash at the time of disposal.
  • thermoplastic resin composition and the cellulose reinforced resin molded article of the present invention contain a thermoplastic synthetic resin, cellulose and an ionic compound, and the cellulose content is 1 to 100 masses per 100 mass parts of the thermoplastic synthetic resin.
  • the content of the ionic compound is 0.001 times or more and less than 1.000 times that of the cellulose.
  • the method for producing the thermoplastic resin composition of the present invention comprises a thermoplastic synthetic resin, a mixture of cellulose and an ionic compound, respectively, and the content of the ionic compound in the mixture is 0.1% by mass or more. It is less than 50% by mass.
  • the method for producing a cellulose-reinforced resin molded article of the present invention is molded with the thermoplastic resin composition.
  • thermoplastic resin composition of the present invention contains at least a thermoplastic synthetic resin, cellulose, and an ionic compound. First, the thermoplastic synthetic resin will be described in order.
  • thermoplastic synthetic resin used in the present invention is not particularly limited, and any synthetic resin may be used as long as it is generally used as a thermoplastic synthetic resin. This is for the reason explained below.
  • thermoplastic synthetic resin cellulose and an ionic compound are kneaded in a thermoplastic synthetic resin to realize refinement of cellulose.
  • the viscosity of the thermoplastic synthetic resin when mixed with cellulose is an important characteristic. That is, the stress (Fh) that the dispersion of cellulose (including the ionic compound) present in the thermoplastic synthetic resin feels in the shear field is simply expressed by the following formula (1.1).
  • the stress (Fh) felt by the dispersion in the shear field represents the force felt by the spherical filler having the radius R in the thermoplastic synthetic resin having a viscosity ⁇ and a shear rate of ⁇ .
  • the cellulose present in the thermoplastic synthetic resin is not spherical but fibrous, the formula as it is cannot be applied, but in principle, the same is true, and the stress that the dispersion feels in the shear field (Fh) It is considered that the parameters ( ⁇ , ⁇ , R) affecting the same are the same. Therefore, in order to refine the cellulose, it is important how much force can be applied in the shear field in the thermoplastic synthetic resin, so it is considered that the larger ⁇ or ⁇ is, the more advantageous.
  • increasing the shear rate ( ⁇ ) means increasing the shear rate mechanically applied to the thermoplastic synthetic resin. Therefore, when the shear rate ( ⁇ ) is increased, the force that cellulose feels in the thermoplastic synthetic resin increases, but the frictional force due to kneading also increases at the same time, and the temperature of the thermoplastic synthetic resin increases. However, since cellulose generally discolors above 200 ° C and thermally decomposes from near 300 ° C, the method of exposing it to a shear field that raises the temperature extremely increases the properties as a material. It is not appropriate from the viewpoint of maintaining.
  • the viscosity ( ⁇ ) of the thermoplastic synthetic resin satisfies the following relationship (Andrad equation).
  • A is a proportionality constant
  • Ev is a flow activation energy
  • R is a gas constant
  • T is a temperature (K).
  • Flow activation energy corresponds to the activation energy in the Arrhenius chemical reaction and is understood by considering flow as a velocity process. Therefore, an important parameter for controlling viscosity ( ⁇ ) is temperature.
  • the temperature can be manipulated and adjusted as a processing temperature regardless of the type of thermoplastic synthetic resin. Therefore, the thermoplastic synthetic resin as a medium that gives a force necessary for refining cellulose can be widely applied without being restricted in particular.
  • thermoplastic synthetic resin examples include polyolefin resin, polyester resin, polycarbonate resin, polyamide resin, polyimide resin, polyurethane resin, polyphenylene sulfide resin, polyphenylene oxide resin, cellulose acylate resin, phenol resin, melamine resin, epoxy resin, phenoxy
  • thermoplastic synthetic resin examples include polyolefin resin, polyester resin, polycarbonate resin, polyamide resin, polyimide resin, polyurethane resin, polyphenylene sulfide resin, polyphenylene oxide resin, cellulose acylate resin, phenol resin, melamine resin, epoxy resin, phenoxy
  • polyolefin resin is preferable.
  • the polyolefin resin is a polyolefin resin obtained by polymerizing at least one olefin, and may be a homopolymer or a copolymer.
  • olefins include ⁇ -olefins having 4 to 12 carbon atoms including ethylene, propylene, isobutylene, isobutene (1-butene), butadiene, isoprene, (meth) acrylic acid esters, and (meth) acrylic acid. , (Meth) acrylamide, vinyl alcohol, vinyl acetate, vinyl chloride, styrene, acrylonitrile and the like.
  • Examples of the ⁇ -olefin having 4 to 12 carbon atoms include 1-butene, 2-methyl-1-propene, 2-methyl-1-butene, 3-methyl-1-butene, 1-hexene, 2 -Ethyl-1-butene, 2,3-dimethyl-1-butene, 2-methyl-1-pentene, 3-methyl-1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 3,3-dimethyl-1-butene 1-heptene, methyl-1-hexene, dimethyl-1-pentene, ethyl-1-pentene, trimethyl-1-butene, methylethyl-1-butene, 1-octene, methyl-1-pentene, ethyl-1- Hexene, dimethyl-1-hexene, propyl-1-heptene, methylethyl-1-heptene, trimethyl-1-pentene, propyl-1-pentene, diethyl-1-butene, 1-
  • polystyrene resin examples include polyethylene resins, polypropylene resins, polyisobutylene resins, polyisobutene resins, polyisoprene resins, polybutadiene resins, (meth) acrylic resins (so-called allyl resins), vinyl resins such as polyvinyl chloride resins, and poly (meta ) Acrylamide resin, polystyrene resin, acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer resin (ABS resin), ethylene / (meth) acrylate copolymer, ethylene / vinyl acetate copolymer, and the like.
  • ABS resin acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer resin
  • ABS resin acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer resin
  • polyethylene resin examples include an ethylene homopolymer and an ethylene- ⁇ -olefin copolymer.
  • ⁇ -olefin 1-butene, 1-pentene, 1-hexene and 1-octene are preferable.
  • Examples of the ethylene- ⁇ -olefin copolymer include an ethylene-1-butene copolymer, an ethylene-1-pentene copolymer, an ethylene-1-hexene copolymer, and an ethylene-1-octene copolymer. Can be mentioned.
  • high density polyethylene high density polyethylene
  • LDPE low density polyethylene
  • VLDPE very low density polyethylene
  • LLDPE linear low density polyethylene
  • UHMW-PE ultra high molecular weight polyethylene
  • polypropylene resins examples include propylene homopolymer, propylene-ethylene random copolymer, propylene- ⁇ -olefin random copolymer, propylene-ethylene- ⁇ -olefin copolymer, propylene block copolymer (propylene homopolymer component) Or a copolymer component mainly composed of propylene and a copolymer obtained by copolymerizing propylene with at least one monomer selected from ethylene and ⁇ -olefin). These polypropylene resins may be used alone or in combination of two or more.
  • the ⁇ -olefin used in the polypropylene resin is preferably 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene, 1-decene, 1-butene, 1-hexene, 1-hexene, Octene is more preferred.
  • propylene- ⁇ -olefin random copolymer examples include propylene-1-butene random copolymer, propylene-1-hexene random copolymer, propylene-1-octene random copolymer, and the like.
  • propylene-ethylene- ⁇ -olefin copolymer examples include propylene-ethylene-1-butene copolymer, propylene-ethylene-1-hexene copolymer, propylene-ethylene-1-octene copolymer, and the like. It is done.
  • propylene block copolymer examples include (propylene)-(propylene-ethylene) copolymer, (propylene)-(propylene-ethylene-1-butene) copolymer, (propylene)-(propylene-ethylene-1).
  • propylene homopolymer propylene-ethylene random copolymer, propylene-1-butene random copolymer, propylene-ethylene-1-butene copolymer, and propylene block copolymer are preferable.
  • the crystallinity of the polypropylene resin is determined by the melting temperature (melting point) and stereoregularity, depending on the quality required for the polyolefin resin composition of the present invention and the quality required for the molded product obtained by molding it, adjust.
  • the stereoregularity is referred to as an isotactic index and a syndiotactic index.
  • the isotactic index is determined by the 13 C-NMR method described in Macromolecules, Vol. 8, page 687 (1975). Specifically, the isotactic index of the polypropylene resin is determined as the area fraction of the mmmm peak in the total absorption peak of the methyl group carbon region in the 13 C-NMR spectrum. Those having a high isotactic index have high crystallinity, preferably 0.96 or more, more preferably 0.97 or more, and even more preferably 0.98 or more.
  • syndiotactic index is J. Am. Chem. Soc. 110, 6255 (1988) and Angew. Chem. Int. Ed. Engl. , 1955, 34, 1143-1170, and those having a high syndiotactic index have high crystallinity.
  • the polyolefin resin may be a modified polyolefin resin, or may include a polyolefin resin modified by an unmodified polyolefin resin.
  • Kraft modification by unsaturated carboxylic acid or its derivative is mentioned, and as unsaturated carboxylic acid, for example, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, acrylic acid, methacrylic acid, etc.
  • unsaturated carboxylic acid derivative For example, maleic anhydride, itaconic anhydride, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, glycidyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, glycidyl methacrylate, maleic acid monoethyl ester, maleic acid Examples include diethyl ester, fumaric acid monomethyl ester, and fumaric acid dimethyl ester. Of these unsaturated carboxylic acids and / or derivatives thereof, acrylic acid, glycidyl ester of methacrylic acid, and maleic anhydride are preferred.
  • acrylic resin examples include homopolymers or copolymers of acrylic monomers such as (meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid esters, and acrylonitrile, and copolymerization of acrylic monomers with other monomers. Examples include coalescence. Among these, (meth) acrylic acid esters include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, etc.
  • homopolymers or copolymers of acrylic monomers include, for example, poly (meth) acrylic acid esters, acrylic acid ester-methacrylic acid ester copolymers, polyacrylonitrile, and the like.
  • copolymers of acrylic monomers and other monomers include, for example, (meth) acrylic acid ester-styrene copolymers, (meth) acrylic acid-styrene copolymers, acrylonitrile-butadiene- Examples thereof include styrene copolymers, acrylonitrile-styrene copolymers, acrylonitrile-styrene- (meth) acrylic acid ester copolymers, and the like.
  • vinyl resins examples include vinyl chloride resins [vinyl chloride monomer homopolymers (polyvinyl chloride resin, etc.), vinyl chloride monomers and other monomers (vinyl chloride-vinyl acetate copolymer). Polymers, vinyl chloride- (meth) acrylic acid ester copolymers, etc.)], vinyl alcohol resins (such as homopolymers such as polyvinyl alcohol, copolymers such as ethylene-vinyl alcohol copolymer), polyvinyl formal, etc. A polyvinyl acetal resin etc. are mentioned. These vinyl resins can be used singly or in combination of two or more.
  • the melt flow rate (MFR) of the polyolefin resin is usually 0.01 to 400 g / 10 minutes, and preferably 0.1 to 400 g / 10 minutes from the viewpoint of improving mechanical strength and production stability. More preferably, it is 0.5 to 200 g / 10 minutes.
  • MFR is the mass (g / 10 minutes) of the polymer which flows out per 10 minutes under 190 degreeC and a 2.16kg load based on JISK7210 unless there is particular notice.
  • the cellulose used in the present invention is a fibrous cellulose, preferably a vegetable fiber cellulose, and particularly preferably a fine vegetable fiber cellulose (powdered pulp). Pulp is also a raw material for paper, and is mainly composed of a temporary canal extracted from plants. From a chemical point of view, the main component is a polysaccharide, and the main component is cellulose.
  • the cellulose of the plant fiber is not particularly limited. For example, wood, bamboo, hemp, jute, kenaf, crop residue (for example, straw such as wheat and rice, corn, stem such as cotton, sugarcane), Examples include those derived from plants such as cloth, recycled pulp, waste paper, and wood flour.
  • wood or wood-derived materials are preferred, wood flour is more preferred, and kraft pulp is particularly preferred.
  • Kraft pulp is a general term for pulp obtained by removing lignin / hemicellulose from wood or plant raw materials by chemical treatment such as caustic soda, and taking out nearly pure cellulose.
  • an ionic compound is blended with such cellulose and kneaded in a thermoplastic synthetic resin to realize the refinement of the cellulose.
  • Cellulose cellulose is a bundle of 30 to 40 molecules, which forms ultra-fine and highly crystalline microfibrils with a diameter of about 3 nm and a length of several hundred nm to several tens of ⁇ m. These are soft non-crystalline parts. A bundled structure is formed through the gap.
  • the powdery cellulose (powdered pulp) used as the raw material of the present invention is this bundle-like aggregate.
  • Microfibrils are said to have an extremely high elastic modulus and ideally have an elastic modulus of about 140 GPa because the cellulose molecular chains constituting them are extended chain crystals.
  • the elastic modulus of cellulose increases as the wire diameter decreases. Therefore, in order to improve the performance as a reinforced resin, the cellulose dispersed in the thermoplastic synthetic resin is more effective as the diameter is reduced.
  • the micronized cellulose is preferably rod-like fiber cellulose.
  • the short side length (diameter) is preferably 2 ⁇ m or less, more preferably 3 nm to 2 ⁇ m, more preferably 3 nm to 1 ⁇ m, still more preferably 3 nm to 0.5 ⁇ m, and particularly preferably 4 to 300 nm.
  • the long side length (length) is preferably 0.03 to 500 ⁇ m, more preferably 0.05 to 200 ⁇ m.
  • the aspect ratio is preferably 5 or more, more preferably 10 to 1000. The aspect ratio is a value obtained by dividing the average length by the average fiber diameter.
  • the cellulose fibers contained in the refined cellulose have a short side length of 2 ⁇ m or less.
  • the content of cellulose fibers having a short side length of 2 ⁇ m or less is more preferably 20% or more, and further preferably 25% or more.
  • the refined cellulose is uniformly dispersed in the thermoplastic resin composition without agglomeration and reaggregation.
  • the area of the cellulose aggregate which exists is less than 20000 ⁇ m 2 . That is, even if a cellulose aggregate exists, it is preferable that the area of the largest aggregate among the existing aggregates is less than 20000 ⁇ m 2 .
  • the short side length and the area of the cellulose aggregate can be measured with an electron microscope or an industrial microscope. Specifically, it is as described in the examples.
  • the cellulose content is 1 to 100 parts by weight, preferably 5 to 70 parts by weight, and more preferably 10 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic synthetic resin.
  • the cellulose content is less than 1 part by mass, force transmission to the cellulose does not occur effectively during kneading, and it is difficult to obtain a substantially refined cellulose.
  • it exceeds 100 parts by mass it becomes difficult to achieve good dispersion of cellulose in the thermoplastic synthetic resin, and it is impossible to obtain good characteristics for use as a material.
  • the thermoplastic resin composition of the present invention contains an ionic compound together with cellulose.
  • the ionic compound used in the present invention is preferably called an ionic liquid.
  • An ionic liquid is a salt that exists as a liquid over a wide temperature range, and is a liquid consisting only of ions.
  • a salt having a melting point of 100 ° C. or lower is defined as an ionic liquid (IL), and an ionic liquid having a melting point near room temperature is referred to as “RTIL (room temperature IL)”.
  • the ionic compound used in the present invention is preferably called an ionic liquid, but the melting point may exceed 100 ° C., for example, 150 ° C. or more. That is, in the present invention, the cellulose reinforced resin or the cellulose reinforced resin composition is extruded, processed and molded by injection, etc., and kneaded in the processing machine to refine the cellulose. Can be set above the melting point of the ionic compound. Therefore, for example, even if the melting point of the ionic compound is 180 ° C., the same action as a so-called ionic liquid can be expected by processing at a temperature higher than 180 ° C., for example, 190 ° C.
  • the ionic compound is preferably an organic ionic compound, and is preferably an onium salt such as a quaternary phosphonium salt or a quaternary ammonium salt.
  • the ionic compound is represented by the following general formula (1) or (2). Compounds are preferred.
  • Z 1 represents ⁇ C (Ra) — or ⁇ N—.
  • Ra represents a hydrogen atom or a substituent.
  • L 1 represents a divalent linking group.
  • R 1 to R 5 each independently represents an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or a heterocyclic group. At least two of R 2 to R 5 may be bonded to each other to form a ring.
  • X ⁇ represents an anion.
  • Z 1 is ⁇ C (Ra) — or ⁇ N—, preferably ⁇ C (Ra) —.
  • the substituent in Ra is an alkyl group, alkenyl group, cycloalkyl group, aryl group, heterocyclic group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, amino group, acyl group, acylamino group, sulfonamide group, carbamoyl Group, sulfamoyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, acyloxy group, sulfonyl group, halogen atom, hydroxy group, carboxy group, and sulfo group.
  • the alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, and still more preferably 1 to 8 carbon atoms.
  • Examples of the alkyl group include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, t-butyl, n-pentyl, t-pentyl, n-hexyl, n-pentyl, n-octyl and 2-ethylhexyl. , N-octyl, n-decyl, n-dodecyl, n-hexadecyl, n-octadecyl.
  • the alkyl group may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents exemplified in Ra.
  • the alkenyl group preferably has 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 12 carbon atoms, and still more preferably 2 to 8 carbon atoms.
  • Examples of the alkenyl group include vinyl, allyl, and oleyl.
  • the alkenyl group may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents described for Ra.
  • the cycloalkyl group is preferably a 3- to 7-membered cycloalkyl group, more preferably a 3-, 5- or 7-membered cycloalkyl group, and even more preferably a 5- or 6-membered cycloalkyl group.
  • the cycloalkyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 12, more preferably 5 to 12, and particularly preferably 5 to 8. Examples of the cycloalkyl group include cyclopropyl, cyclopentyl, and cyclohexyl.
  • the cycloalkyl group may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents described for Ra.
  • the aryl group preferably has 6 to 20 carbon atoms, more preferably 6 to 12 carbon atoms, and still more preferably 6 to 8 carbon atoms.
  • Examples of the aryl group include phenyl and naphthyl.
  • the aryl group may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents exemplified for Ra.
  • the hetero atom constituting the heterocyclic ring is selected from an oxygen atom, a sulfur atom and a nitrogen atom, and a 5- or 7-membered heterocyclic ring is preferable.
  • the heterocycle may be an aromatic ring, an unsaturated ring, or a saturated ring.
  • the number of carbon atoms in the heterocyclic group is preferably 0 to 20, more preferably 1 to 12, and further preferably 1 to 8.
  • heterocyclic ring examples include a furan ring, thiophene ring, pyrrole ring, imidazole ring, pyrazole ring, triazole ring, tetrazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, Triazine ring, indoline ring, tetrahydrofuran ring, tetrahydrothiophene ring, pyrrolidine ring, mepyrrolidine ring, imidazolidine ring, imidazoline ring, pyrazodine ring, piperidine ring, piperazine ring, morpholine ring, thiomorpholine ring, 1,1-dioxothiomorpholine Ring, 1-oxomorpholine ring, quinuclidine ring, 1,4-diazabicyclo [2.2.2
  • examples thereof include those condensed with a benzene ring or other rings such as a benzofuran ring, a benzothiophene ring, a benzoimidazole ring, a benzopyrazole ring, a benzotriazole ring, a benzoxazole ring, and a benzothiazole ring.
  • the heterocyclic group may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents described for Ra.
  • the number of carbon atoms of the alkoxy group is preferably 1-20, more preferably 1-12, and even more preferably 1-8.
  • Examples of the alkoxy group include methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, n-butoxy, isobutoxy, t-butoxy, n-pentyloxy, t-pentyloxy, n-hexyloxy, n-pentyloxy, n- Examples include octyloxy, 2-ethylhexyloxy, n-octyloxy, n-decyloxy, n-dodecyloxy, n-hexadecyloxy, and n-octadecyloxy.
  • the alkoxy group may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents mentioned for Ra.
  • the aryloxy group preferably has 6 to 20 carbon atoms, more preferably 6 to 12 carbon atoms, and still more preferably 6 to 8 carbon atoms.
  • Examples of the aryloxy group include phenoxy and naphthoxy.
  • the aryloxy group may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents exemplified in Ra.
  • the alkylthio group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, and still more preferably 1 to 8 carbon atoms.
  • Examples of the alkylthio group include methylthio, ethylthio, n-propylthio, isopropylthio, n-butylthio, isobutylthio, t-butylthio, n-pentylthio, t-pentylthio, n-hexylthio, n-pentylthio, n-octylthio, 2 -Ethylhexylthio, n-octylthio, n-decylthio, n-dodecylthio, n-hexadecylthio, n-octadecylthio.
  • the alkylthio group may have a substituent, and examples of
  • the arylthio group preferably has 6 to 20 carbon atoms, more preferably 6 to 12 carbon atoms, and still more preferably 6 to 8 carbon atoms.
  • Examples of the arylthio group include phenylthio and naphthylthio.
  • the arylthio group may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents exemplified for Ra.
  • the amino group includes an amino group, an alkylamino group, an arylamino group, and a heterocyclic amino group, and the number of carbon atoms of the amino group is preferably 0 to 20, more preferably 0 to 12, still more preferably 1 to 12, Is particularly preferred.
  • the amino group include amino, methylamino, dimethylamino, ethylamino, diethylamino, isopropylamino, di-n-propylamino, 2-ethylhexylamino, n-octylamino, dodecylamino, phenylamino, diphenylamino, and phenylmethyl.
  • Amino is mentioned.
  • the amino group may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents mentioned for Ra.
  • the acyl group includes a formyl group, an alkanoyl group, an acycloalkanoyl group, an alkenoyl group, an aryloyl group, and a heterocyclic carbonyl group.
  • the acyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 12, more preferably 2 to 12, and particularly preferably 2 to 8.
  • acyl group examples include formyl, acetyl, propionyl, butyryl, valeryl, pivaloyl, lauroyl, palmitoyl, stearoyl, cyclopropylcarbonyl, cyclopentylcarbonyl, cyclohexylcarbonyl, acryloyl, methacryloyl, oleyl, benzoyl, naphthoyl, nicotinoyl and isonicotinoyl. It is done.
  • the acyl group may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents mentioned for Ra.
  • the acylamino group includes an amino group in which the acyl group is substituted with a nitrogen atom.
  • the acylamino group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 12 carbon atoms, still more preferably 2 to 12 carbon atoms, and particularly preferably 2 to 8 carbon atoms.
  • acylamino group examples include formylamino, acetylamino, propionylamino, butyrylamino, valerylamino, pivaloylamino, lauroylamino, palmitoylamino, stearoylamino, cyclopropylcarbonylamino, cyclopentylcarbonylamino, cyclohexylcarbonylamino, acryloylamino, methacryloylamino, Examples include oleylamino, benzoylamino, naphthoylamino, nicotinoylamino, and isonicotinoylamino.
  • the acylamino group may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents exemplified in Ra.
  • the sulfonamide group includes an alkyl sulfonamide group, a cycloalkyl sulfonamide group, an aryl sulfonamide group, and a heterocyclic sulfonamide group.
  • the number of carbon atoms of the sulfonamide group is preferably 1 to 20, more preferably 2 to 12, further preferably 2 to 12, and particularly preferably 2 to 8.
  • Examples of the sulfonamide group include methanesulfonamide, ethanesulfonamide, propanesulfonamide, octanesulfonamide, cyclopentanesulfonamide, cyclohexanesulfonamide, benzenesulfonamide, and naphthalenesulfonamide.
  • the sulfonamide group may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents exemplified in Ra.
  • the carbamoyl group includes a carbamoyl group, an alkylcarbamoyl group, a cycloalkylcarbamoyl group, an arylcarbamoyl group, and a heterocyclic carbamoyl group.
  • the number of carbon atoms in the carbamoyl group is preferably 1-20, more preferably 2-12, still more preferably 2-12, and particularly preferably 2-8.
  • Examples of the carbamoyl group include N-methylcarbamoyl, N, N-dimethylcarbamoyl, N-phenylcarbamoyl, N-phenyl-N-methylcarbamoyl, N-cyclohexylcarbamoyl, N-imidazolylcarbamoyl, pyrrolidinecarbonyl and piperidinecarbonyl. It is done.
  • the carbamoyl group may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents described for Ra.
  • the sulfamoyl group includes a sulfamoyl group, an alkylsulfamoyl group, a cycloalkylcalsulfamoyl group, an arylsulfamoyl group, and a heterocyclic sulfamoyl group.
  • the number of carbon atoms of the sulfamoyl group is preferably 0 to 20, more preferably 1 to 12, still more preferably 1 to 12, and particularly preferably 1 to 8.
  • Examples of the sulfamoyl group include N-methylsulfamoyl, N, N-dimethylsulfamoyl, N-phenylsulfamoyl, N-phenyl-N-methylsulfamoyl, N-cyclohexylsulfamoyl, N- Examples include imidazolyl sulfamoyl, pyrrolidine sulfamoyl, and piperidine sulfamoyl.
  • the sulfamoyl group may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents described for Ra.
  • the number of carbon atoms of the alkoxycarbonyl group is preferably 2-20, more preferably 2-12, and even more preferably 2-8.
  • Examples of the alkoxycarbonyl group include methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, n-propoxycarbonyl, isopropoxycarbonyl, n-butoxycarbonyl, isobutoxycarbonyl, t-butoxycarbonyl, n-pentyloxycarbonyl, t-pentyloxycarbonyl, n -Hexyloxycarbonyl, n-pentyloxycarbonyl, n-octyloxycarbonyl, 2-ethylhexyloxycarbonyl, n-octyloxycarbonyl, n-decyloxycarbonyl, n-dodecyloxycarbonyl, n-hexadecyloxycarbonyl, n- Octadecyloxycarbonyl is mentioned.
  • the aryloxycarbonyl group preferably has 7 to 20 carbon atoms, more preferably 7 to 12 carbon atoms.
  • Examples of the aryloxycarbonyl group include phenoxycarbonyl and naphthoxycarbonyl.
  • the aryloxycarbonyl group may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents exemplified for Ra.
  • the acyloxy group includes a formyloxy group, an alkanoyloxy group, an acycloalkanoyloxy group, an alkenooxyl group, an aryloyloxy group, and a heterocyclic carbonyloxy group.
  • the acyloxy group preferably has 1-20 carbon atoms, more preferably 2-12, further preferably 2-12, and particularly preferably 2-8.
  • acyloxy group examples include formyloxy, acetyloxy, propionyloxy, butyryloxy, valeryloxy, pivaloyloxy, lauroyloxy, palmitoyloxy, stearoyloxy, cyclopropylcarbonyloxy, cyclopentylcarbonyloxy, cyclohexylcarbonyloxy, acryloyloxy, methacryloyloxy, Examples include oleyloxy, benzoyloxy, naphthoyloxy, nicotinoyloxy, and isonicotinoyloxy.
  • the acyloxy group may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents exemplified in Ra.
  • the sulfonyl group includes an alkylsulfonyl group, a cycloalkylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, and a heterocyclic sulfonyl group.
  • the number of carbon atoms of the sulfonyl group is preferably 1-20, more preferably 2-12, further preferably 2-12, and particularly preferably 2-8.
  • sulfonyl group examples include methanesulfonyl, ethanesulfonyl, propanesulfonyl, octanesulfonyl, cyclopentanesulfonyl, cyclohexanesulfonyl, benzenesulfonyl, and naphthalenesulfonyl.
  • the sulfonyl group may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents exemplified for Ra.
  • halogen atom examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • Ra is preferably a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an alkylthio group or an amino group, more preferably a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group, a hydrogen atom, An alkyl group is more preferable, and a hydrogen atom is particularly preferable.
  • L 1 is a divalent linking group, preferably a linking group that forms a 5- or 6-membered nitrogen-containing heterocycle with —N + (R 1 ) ⁇ Z 1 —, and is a 5- or 6-membered nitrogen-containing heteroaromatic.
  • a linking group forming a ring is more preferable, and a 5-membered nitrogen-containing heteroaromatic ring is particularly preferable.
  • the formed nitrogen-containing heterocycle may be condensed with a benzene ring or another ring, or may be substituted with a substituent. Examples of such a substituent include a substituent in Ra.
  • the divalent linking group in L 1 is preferably a linking group in which the linking atom is selected from a carbon atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom.
  • the divalent linking group in L 1 and the ring formed by —N + (R 1 ) ⁇ Z 1 — include, for example, an imidazole ring, a pyrazole ring, a triazole ring, a tetrazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a pyridine ring, Examples include pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, triazine ring, 1-pyrrolidine ring, imidazoline ring, and benzene condensates thereof.
  • the alkyl group, alkenyl group, cycloalkyl group, aryl group, and heterocyclic group in R 1 to R 5 have the same meanings as the alkyl group, alkenyl group, cycloalkyl group, aryl group, and heterocyclic group in Ra, and preferred ranges are also included. The same.
  • the ring formed by combining at least two of R 2 to R 5 with each other is preferably a 5- to 7-membered ring, and more preferably a 5- or 6-membered ring.
  • the ring formed may be an aromatic ring, an unsaturated ring, or a saturated ring, but a saturated ring is preferred.
  • Examples of the ring formed by combining two of R 2 to R 5 with each other include, for example, pyrrolidine ring, pyrroline ring, pyrazolidine ring, pyrazoline ring, pyrrole ring, piperidine ring, piperazine ring, morpholine ring, thiomorpholine ring, 1, Examples thereof include a 1-dioxothiomorpholine ring and a 1-oxomorpholine ring.
  • Examples of the ring formed by combining three of R 2 to R 5 with each other include a quinuclidine ring and a 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane ring.
  • a compound represented by the cation (X - a portion other than) specifically include the following cations.
  • 1-alkyl-3-methylimidazolium such as 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-butyl-3-methylimidazolium, 1-hexyl-3-methylimidazolium, 1-octyl-3-methylimidazolium 1,3-dimethylimidazolium, 1,3-diethylimidazolium, 1,2,3-trimethylimidazolium, 1,2,3,4-tetramethylimidazolium, 1,3,4-trimethyl-2- Ethyl imidazolium, 1,3-dimethyl-2,4-diethylimidazolium, 1,2-dimethyl-3,4-diethylimidazolium, 1-methyl-2,3,4-triethylimidazolium, 1,2, 3,4-tetraethylimidazolium, 1,3-dimethyl-2-ethylimidazolium, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazole Dazolium, 1,2,
  • the anion in X ⁇ may be either an inorganic anion or an organic anion.
  • inorganic anions include halogen ions (F ⁇ , Cl ⁇ , Br ⁇ , I ⁇ ), sulfonate anions (HSO 4 ⁇ , SO 4 2 ⁇ ), phosphate anions [P ( ⁇ O) (OH) 2 (O ⁇ ), P ( ⁇ O) (OH) (O ⁇ ) 2 , P ( ⁇ O) (O ⁇ ) 3 ], phosphonate anion [HP ( ⁇ O) (OH) (O ⁇ ), HP ( ⁇ O ) (O ⁇ ) 2 ], tetrafluoroborate (PF 6 ⁇ ), BF 4 ⁇ , AsF 6 ⁇ , SbF 6 ⁇ , ClO 4 ⁇ , AlF 4 ⁇ , AlCl 4 ⁇ , TaF 6 ⁇ , NbF 6 ⁇ , SiF 6 ⁇ , CN ⁇ , F
  • organic anion examples include an organic carboxylate anion, an organic sulfonate anion, an organic phosphate anion, an organic phosphonate anion, a dicyanamide ion [N ⁇ (CN) 2 ], an organic imide ion, an organic metide anion, an organic And the phosphorus anion and organoboron anion.
  • the organic carboxylic acid or sulfonate anion may be an aliphatic carboxylic acid or sulfonate anion, an aromatic carboxylic acid or sulfonate anion, or a heterocyclic carboxylic acid or sulfonate anion.
  • polycarboxylic acid such as dicarboxylic acid or disulfonic acid or anion (polyvalent anion) of sulfonic acid may be used.
  • a preferable anion of the organic carboxylate anion is represented by the following general formula (A).
  • the preferable anion of an organic sulfonate anion is represented by the following general formula (B).
  • Rb represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group or a heterocyclic group
  • Rc represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group or A heterocyclic group is shown.
  • the alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, aryl group and heterocyclic group in Rb and Rc have the same meanings as the alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, aryl group and heterocyclic group in Ra. Further, these alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, aryl group and heterocyclic group may have a substituent, and examples of such a substituent include the substituents mentioned for Ra.
  • organic carboxylate anion examples include formate anion, acetate anion, propionate anion, butyrate anion, isobutyrate anion, valerate anion, isovalerate anion, pivalate anion, laurate anion, myristic acid anion, palmitic acid Anions, stearic acid anions, trifluoroacetic acid anions, trichloroacetic acid anions, amino acid anions (eg glycine, glutamine, glutamic acid, arginine, arginic acid, asparagine, aspartic acid, cysteine, proline, serine, tyrosine, valine, leucine, isoleucine Methionine, phenylalanine, tryptophan, histidine, threonine, lysine anion), acrylate anion, methacrylate anion, crotonic acid anion, iso Rotonic acid anion, oleic acid anion, cinnamic
  • organic sulfonate anion examples include methanesulfonate anion, ethanesulfonate anion, propanesulfonate anion, octanesulfonate anion, 2-ethylhexanesulfonate anion, cyclohexanesulfonate anion, benzenesulfonate anion, toluenesulfone And acid anions, naphthalene sulfonate anions, 4,6-disulfo-1-naphthalene sulfonate mono-, di- or tri-anions, o-sulfobenzenecarboxylic acid mono- or dianions.
  • the organic phosphate or phosphonate anion is preferably an anion represented by the following general formula (A3).
  • Rd represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group or an aryloxy group
  • Y 1 represents —O 2 — or —ORe.
  • Re represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group or a heterocyclic group.
  • the alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, aryl group, heterocyclic group, alkoxy group and aryloxy group in Rd are the alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, aryl group, heterocyclic group, alkoxy group and aryl in Ra. It is synonymous with oxy group, and the alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, aryl group and heterocyclic group in Re are synonymous with the alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, aryl group and heterocyclic group in Ra.
  • Organic phosphate or phosphonate anions include methyl phosphonate mono- or dianion, ethyl phosphonate mono- or dianion, propyl phosphonate mono- or dianion, heptyl phosphonate mono- or dianion, hexyl phosphonate mono- or dianion, decyl phosphonate mono- or dianion Octylphosphonic acid mono- or dianion, vinylphosphonic acid mono- or dianion, aminomethylphosphonic acid mono- or dianion, phenylphosphonic acid mono- or dianion, methylene diphosphonic acid mono-tetraanion, nitrilotris (methylene phosphonic acid mono-hexanion), 1,4-phenylenediphosphonic acid mono-tetraanion, 4-phosphonobutyric acid mono-, di- or trianion, p-xy Njihosuhon acid mono- to tetra
  • organic imide ion, organic methide anion, organic phosphorus anion and organic boron anion are preferably anions represented by the following general formulas (A4) to (A7), respectively.
  • Rf 1 to Rf 3 represent an alkyl group substituted with a fluorine atom or an aryl group substituted with a fluorine atom, and two Rf 1 , three Rf 2 and three Rf 3 are , Each may be the same or different.
  • Rg 1 to Rg 4 each independently represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group substituted with a fluorine atom in Rf 1 to Rf 3 is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 12, still more preferably 1 to 8, and particularly preferably 1 or 2.
  • the alkyl group substituted with a fluorine atom is an alkyl group substituted with at least one fluorine atom, and is preferably a perfluoroalkyl group.
  • alkyl group substituted with a fluorine atom examples include perfluoromethyl, perfluoroethyl, perfluoropropyl, perfluorobutyl, perfluoropentyl, perfluorohexyl, perfluorooctyl, perfluoro-2-ethylhexyl, difluoromethyl, 2 , 2,2-trifluoroethyl, 1,1-difluoroethyl, 1,1,2-trifluoroethyl, 1,1,2,2-tetrafluoroethyl, and perfluorobenzyl.
  • the number of carbon atoms of the aryl group substituted with a fluorine atom in Rf 1 to Rf 3 is preferably 6 to 20, more preferably 6 to 12, still more preferably 6 to 10, and particularly preferably 6 to 8.
  • the aryl group substituted with a fluorine atom is an aryl group substituted with at least one fluorine atom, and is preferably a perfluoroaryl group. Examples of the aryl group substituted with a fluorine atom include perfluorophenyl, perfluorotolyl, and 2,6-dichloro-3,4,5-trifluorophenyl.
  • Rg 1 to Rg 4 have the same meaning as the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group in Ra.
  • Rg 1 to Rg 4 are preferably an alkyl group or an aryl group, more preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms and an aryl group having 6 to 16 carbon atoms.
  • the aryl group is preferably a phenyl group or a naphthyl group.
  • organoboron anion examples include the following anions.
  • X ⁇ is preferably a halogen ion, a carboxylate anion, a sulfonate anion, a phosphate anion, a phosphonate anion, a dicyanamide ion, or an anion represented by the general formula (A4).
  • Phosphate anion, phosphonate anion, dicyanamide ion or bis (trifluoromethanesulfonyl) imide ion are more preferable, halogen ion and carboxylate anion are particularly preferable, and carboxylate anion is most preferable.
  • Examples of the ionic compound include a quaternary phosphonium salt in addition to the compound represented by the above general formula (1) or (2), which is also preferable in the present invention.
  • Examples of the quaternary phosphonium of the quaternary phosphonium salt include tetramethylphosphonium, tetraethylphosphonium, tetrabutylphosphonium, triethylmethylphosphonium, methyltributylphosphonium, and dimethyldiethylphosphonium.
  • the anion is preferably X ⁇ .
  • the compound represented by the general formula (1) or (2) is preferably a compound represented by any one of the following general formulas (1a), (1b), (2a) to (2c).
  • R 1 in (1b), (2a) ⁇ (2c), R 1, R 2 and X - is, R 1 in the general formula (1) or (2), R 2 and X - synonymous The preferred range is also the same.
  • R 11 and R 12 each independently represent a substituent.
  • n 11 is an integer from 0 to 3
  • n 12 is an integer from 0 to 5.
  • R 11 is 2 or more
  • the plurality of R 11 may be the same as or different from each other.
  • at least two R 11 may be bonded to each other to form a ring.
  • R 13 to R 15 each independently represents an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or a heterocyclic group.
  • R 21 has the same meaning as R 2 , and the preferred range is also the same.
  • Z 2 represents a single bond, a methylene group, —C ( ⁇ O) —, —O—, —S—, —S ( ⁇ O) —, —SO 2 —, —N (R ⁇ 1) — or —N + (R ⁇ 1 ) (R ⁇ 2)-, R ⁇ 1 represents a hydrogen atom or a substituent, and R ⁇ 2 represents a substituent.
  • R ⁇ 1 and R ⁇ 2 may be bonded to each other to form a ring.
  • R 11 and R 12 has the same meaning as Ra.
  • R 1 has the same meaning as R 1 in formula (1), and the preferred range is also the same.
  • R 2 has the same meaning as R 2 in the general formula (2), and the preferred range is also the same.
  • R 13 to R 15 have the same meanings as R 3 to R 5 in formula (2) except that two or more of R 13 to R 15 are not bonded to each other to form a ring. Is the same.
  • Examples of the substituent in R ⁇ 1 include the substituents exemplified in Ra, and are preferably an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an acyl group, and a sulfonyl group, and an alkyl group, an alkenyl group, and a cycloalkyl group An aryl group and a heterocyclic group are more preferable, and an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, and an aryl group are more preferable.
  • the substituent in R ⁇ 2 has the same meaning as the substituent in R ⁇ 1, and the preferred range is also the same.
  • the ring formed by bonding at least two R 11 to each other is preferably a 5- or 6-membered ring, more preferably a benzene ring or a hetero ring, still more preferably a benzene ring or a heteroaromatic ring, and particularly preferably a benzene ring.
  • the ring formed by combining R ⁇ 1 and R ⁇ 2 with each other is preferably a 5- or 6-membered ring, more preferably a nitrogen-containing saturated ring, and even more preferably a pyrrolidine ring, piperidine ring, piperazine ring, morpholine ring, or thiomorpholine ring.
  • R 11 and R 12 are preferably alkyl groups, and R 13 to R 15 , R 2 and R 21 are preferably alkyl groups and aryl groups, and more preferably alkyl groups.
  • R 1 and R 12 are preferably alkyl groups having different carbon numbers.
  • the compound represented by the general formula (1a), (1b), (2a) to (2c) is preferable.
  • the compound represented by general formula (1a) or (2a) is more preferable, and the compound represented by general formula (1a) is more preferable.
  • Examples of the ionic compound used in the present invention include the following ionic liquids.
  • ionic liquids 1-butyl-3-methylimidazolium acetate, 1-butyl-3-methylimidazolium chloride, 1-butyl-3-methylimidazolium bromide, 1-butyl-3-methylimidazolium dicyanamide, 1-butyl-3-methylimidazolium chloride, 1-butyl-3-methylimidazolium bromide, 1-butyl-3-methylimidazolium dicyanamide, Ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, 1-butyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, 1-hexyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) Imido, 1-octyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl
  • ionic compound containing an ionic liquid examples include the following ionic liquids.
  • Non-water miscible ionic liquid 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, 1-propyl-2,3-dimethylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, 1-butyl -3-Methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, 1-propyl-2,3-dimethylimidazolium tris (trifluoromethylsulfonyl) methide (available from Covalent Associates Inc.), N, N-diethyl- N-methyl-N- (2-methoxyethyl) ammonium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, 1-hexyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, 1-octyl-3-methylimidazolium bis (Trifluoromethylsulfonyl) imide
  • the ionic compound may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the ionic compound is 0.001 times or more and less than 1.000 times, preferably 0.01 times or more and less than 1.000 times, by mass ratio with respect to cellulose. 0.8 times is more preferable, 0.01 to 0.8 times is more preferable, and 0.05 to 0.7 times is particularly preferable.
  • An ionic compound is a salt composed of an anionic component and a cation component, and from a high affinity with a cellulose molecule, when an ionic substance is in a liquid state, it exhibits a solution characteristic that completely dissolves cellulose.
  • ionic compounds act on a hydroxyl group (hydroxy group) of a cellulose molecule to break a hydrogen bond formed by the hydroxyl groups of the cellulose molecule, thereby It is proposed that dissolution into ionic compounds occurs due to the mechanism of penetration.
  • thermoplastic resin composition of the present invention includes antioxidants, light stabilizers, radical scavengers, ultraviolet absorbers, colorants (dyes, organic pigments, inorganic pigments), fillers, lubricants, plasticizers.
  • Processing aids such as acrylic processing aids, foaming agents, lubricants such as paraffin wax, surface treatment agents, crystal nucleating agents, mold release agents, hydrolysis inhibitors, antiblocking agents, antistatic agents, antifogging agents,
  • Other additive components such as antifungal agents, ion trapping agents, flame retardants, flame retardant aids and the like can be appropriately contained within a range that does not impair the above purpose.
  • Antioxidants and degradation inhibitors include phenolic antioxidants, phosphorus antioxidants, sulfur antioxidants, hydroxylamine antioxidants, and amine antioxidants.
  • a hindered phenol compound having a t-alkyl group is preferred.
  • phenolic antioxidants include tetrakis [methylene-3 (3 ′, 5′-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] methane, octadecyl-3- (3,5-di-t- Butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, 3,9-bis [2- ⁇ 3- (3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionyloxy ⁇ -1,1-dimethylethyl] -2, 4,8,10-tetraoxaspiro [5.5] undecane, triethylene glycol-N-bis-3- (3-tert-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl) propionate, 1,6-hexanediol Bis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], 2,2-thiobis-diethylenebis [3- (3 -Di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate
  • phosphorus antioxidants include tris (nonylphenyl) phosphite, tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite, distearyl pentaerythritol diphosphite, bis (2,4-di-).
  • t-butylphenyl pentaerythritol diphosphite, bis (2,4-di-t-butyl-6-methylphenyl) pentaerythritol diphosphite, bis (2,6-di-t-butyl-4-methylphenyl) ) Pentaerythritol diphosphite, bis (2,4-dicumylphenyl) pentaerythritol diphosphite, tetrakis (2,4-di-t-butylphenyl) -4,4′-diphenylenediphosphonite, 2, 2'-methylenebis (4,6-di-t-butylphenyl) 2-ethylhexyl phosphite, 2, '-Ethylidenebis (4,6-di-t-butylphenyl) fluorophosphite, bis (2,4-di-t-butyl-6-methylpheny
  • sulfur antioxidants include dilauryl 3,3′-thiodipropionate, tridecyl 3,3′-thiodipropionate, dimyristyl ⁇ 3,3′-thiodipropionate, distearyl 3,3′- Thiodipropionate, lauryl stearyl 3,3'-thiodipropionate, neopentanetetrayltetrakis (3-laurylthiopropionate), bis [2-methyl-4- (3-n-alkyl (carbon atoms) 12-14 alkyl) thiopropionyloxy) -5-tert-butylphenyl] sulfide and the like.
  • Examples of the light stabilizer include hindered amine light stabilizers having a molecular weight of 1000 or more (light stabilizers having a 2,2,6,6-tetramethylpiperidine skeleton in the molecule).
  • ultraviolet absorber examples include benzotriazole compounds, triazine compounds, benzophenone compounds, salicylate compounds, cyanoacrylate compounds, and nickel compounds.
  • Examples of the colorant include carbon black, inorganic pigments, and organic pigments.
  • examples of carbon black include furnace black, channel black, acetylene black, and lamp black.
  • examples of the inorganic pigment include iron black, petal, titanium oxide, cadmium red, cadmium yellow, ultramarine, cobalt blue, titanium yellow, red lead, lead yellow, and bitumen.
  • examples of the organic pigment include quinacridone, polyazo yellow, anthraquinone yellow, polyazo red, azo lake yellow, perylene, phthalocyanine green, phthalocyanine blue, and isoindolinone yellow. These colorants may be used alone or in combination of two or more.
  • Preferred examples of the filler include metal compounds such as silica, hydroxyapatite, alumina, titania, boehmite, talc, or calcium carbonate.
  • cellulose and ionic compounds are refined in a thermoplastic synthetic resin.
  • thermoplastic resin composition a thermoplastic synthetic resin, cellulose, and an ionic compound are blended, and the cellulose content is 1 to 100 parts by mass and the ionic compound is contained with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic synthetic resin.
  • the amount may be 0.001 to less than 1.000 times that of cellulose.
  • the method of adding an ionic compound for refining cellulose is not particularly limited. For example, a method of impregnating cellulose with an ionic liquid in advance, or when kneading a thermoplastic synthetic resin and cellulose. The method of adding an ionic compound is mentioned.
  • a mixture of cellulose and an ionic compound that is, a cellulose composition
  • a thermoplastic synthetic resin e.g., polymethyl methacrylate
  • the process of preparing the cellulose composition whose content of an ionic compound is 0.1 mass% or more and less than 50 mass% is performed.
  • the blending amount of the cellulose composition or the total blending amount of the cellulose and the ionic compound is performed so that the cellulose content is 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic synthetic resin.
  • an ionic compound for example, a halogen anion (particularly a chlorine anion)
  • it may absorb moisture and become liquid depending on the storage state.
  • Cellulose is a hydrogen bond due to a hydroxyl group in the molecule and has a strong intermolecular bonding force. Ionic compounds are thought to break hydrogen bonds between cellulose molecules.
  • the anion component in the component of the ionic compound is considered to directly act on the hydrogen atom of the hydroxyl group of the cellulose molecule, the structure of the anion component has a great influence on the solubility of cellulose. Presumed to be. Since cellulose itself has a strong intermolecular bonding force as described above, it cannot be refined only by a shearing stress in a processing machine. For this reason, it becomes possible to advance refinement
  • blends a thermoplastic synthetic resin and a cellulose composition or a cellulose, and an ionic compound, respectively, kneads is performed, and a cellulose is refined
  • the kneading temperature is desirably at least the melting point of the ionic compound and the upper limit is a temperature at which cellulose is not thermally decomposed. Accordingly, although the lower limit temperature varies depending on the type of ionic compound, the upper limit temperature is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower, and further preferably 230 ° C. or lower.
  • a kneading disk is appropriately arranged in the axial direction of the screw so that a screw structure capable of ensuring sufficient kneading properties is assembled, and a necessary rotation amount can be obtained (usually, Kneading is preferably carried out at a range of about 100 to 300 rpm.
  • a twin-screw type apparatus in the same direction is preferable.
  • a twin-screw extruder [KZW15TW-45MG-NH manufactured by Technobel Co., Ltd.] can be mentioned.
  • the cellulose reinforced resin or cellulose reinforced resin molded article of the present invention contains a thermoplastic synthetic resin, cellulose and an ionic compound, and the cellulose content is 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic synthetic resin.
  • the content of the ionic compound is 0.001 to less than 1.000 times that of the cellulose.
  • the cellulose reinforced resin or cellulose reinforced resin molded article of the present invention is obtained by using the thermoplastic resin composition of the present invention, in particular, the thermoplastic resin composition produced by the method for producing the thermoplastic resin composition of the present invention. Mold.
  • Examples of uses of the molded article formed of the thermoplastic resin composition or cellulose reinforced resin of the present invention include materials for vehicles such as automobiles and motorcycles, structural members for robot arms, robot parts for amusement, prosthetic limb members, and household appliance materials. OA equipment casings, building material members, drainage facilities, toiletry materials, various tanks, containers, sheets, toys, sports equipment and the like.
  • vehicle materials include interior parts such as door rims, pillars, instrumental panels, consoles, rocker panels, armrests, door inner panels, spare tire covers, door knobs, bumpers, spoilers, fenders, side steps, doors and outers.
  • interior parts such as door rims, pillars, instrumental panels, consoles, rocker panels, armrests, door inner panels, spare tire covers, door knobs, bumpers, spoilers, fenders, side steps, doors and outers.
  • exterior parts such as panels, other parts such as air intake ducts, coolant reserve tanks, radiator reserve tanks, window / washer tanks, fender liners and fans, and integrally molded parts such as front and end panels.
  • Ionic compound / Ionic compound A 1-butyl-3-methylimidazolium acetate (melting point: ⁇ 20 ° C. or lower)
  • Ionic compound B 1-butyl-3-methylimidazolium chloride (melting point: ⁇ 70 ° C)
  • Ionic compound C 1-butyl-3-methylimidazolium dicyanamide (melting point: ⁇ 6 ° C.)
  • Example 1 A cellulose reinforced thermoplastic resin was prepared by the following steps. 1) Preparation Step of Cellulose Composition After 90 parts by mass of cellulose A is dispersed in an acetone solvent and 10 parts by mass of ionic compound A are mixed, the mixture is stirred every few hours and left in a covered container for 12 hours or more. did. Thereafter, the lid of the container was opened, the acetone solvent was dried, and after the acetone solvent almost flew away, it was further stored in a constant temperature bath at 80 ° C. for 12 hours or more for moisture drying.
  • thermoplastic synthetic resin production of cellulose-reinforced thermoplastic resin composition
  • thermoplastic synthetic resin B to twin-screw extruder [KZW15TW-45MG-NH manufactured by Technobel Co., Ltd.] at an outlet temperature of 150 ° C. and a rate of 300 g / hour.
  • the obtained cellulose composition was fed at a rate of 300 g / hour and extruded to produce a cellulose reinforced thermoplastic resin composition.
  • the screw rotation speed was 100 rpm.
  • the thermoplastic synthetic resin B and the cellulose A are kneaded and the cellulose is dispersed, whereby the cellulose fibers are refined.
  • the miniaturization further proceeds in the preparation step 3) below.
  • miniaturization is inadequate in the kneading
  • thermoplastic resin composition containing thermoplastic synthetic resin A
  • Cellulose reinforced thermoplastic resin composition in which cellulose fibers refined by extrusion are dispersed in thermoplastic synthetic resin B, and thermoplasticity Synthetic resin A was dry-blended so that the weight ratio of thermoplastic synthetic resin A: thermoplastic synthetic resin B was 78:22, and a twin-screw extruder [KZW15TW-45MG-NH manufactured by Technobel Co., Ltd.]
  • a cellulose-reinforced thermoplastic resin composition containing two types of thermoplastic synthetic resins was prepared and manufactured.
  • the outlet temperature of the twin screw extruder was set to 190 ° C., and the cellulose reinforced thermoplastic resin composition was adjusted while feeding at a rate of 1000 g / hour. At this time, the screw rotation speed was 100 rpm. Even in this preparation process, it seems that the refinement of the cellulose fibers is further progressing.
  • Example 2 A cellulose-reinforced thermoplastic resin composition containing one type of thermoplastic synthetic resin obtained in 2) was produced without performing the step 3) of Example 1.
  • Example 3 In the step 1) of Example 1, 0.1 part by mass of the ionic compound A was added to 99.9 parts by mass of the cellulose A, and in the step 2), instead of the thermoplastic synthetic resin B, thermoplasticity was used.
  • a cellulose reinforced thermoplastic resin composition containing two types of thermoplastic synthetic resins was prepared in the same manner as in Example 2 except that a resin in which synthetic resins A and B were mixed at a mass ratio of 499: 1 was used. Prepared and manufactured.
  • Example 4 Cellulose containing one kind of thermoplastic synthetic resin in the same manner as in Example 2 except that 49.9 parts by mass of ionic compound A was mixed with 50.1 parts by mass of cellulose A in the process of 1) of Example 1. A reinforced thermoplastic resin composition was produced.
  • Example 5 Example 1 is the same as Example 1 except that, in the step 3) of Example 1, the thermoplastic synthetic resin A was dry blended so that the thermoplastic synthetic resin A: thermoplastic synthetic resin B was 98: 2 in terms of mass ratio. Similarly, a cellulose reinforced thermoplastic resin composition containing two types of thermoplastic synthetic resins was produced.
  • Example 6 In the step 1) of Example 1, a cellulose reinforced thermoplastic resin composition containing two types of thermoplastic synthetic resins was produced in the same manner as in Example 1 except that the type of ionic compound was changed to ionic compound B. .
  • Example 7 In the step 1) of Example 1, a cellulose reinforced thermoplastic resin composition containing two types of thermoplastic synthetic resins was produced in the same manner as in Example 1 except that the type of the ionic compound was changed to the ionic compound C. .
  • Example 8 In the process of 2) of Example 1, the same as Example 1 except that 11 parts by mass of the cellulose composition was blended with 100 parts by mass of the thermoplastic synthetic resin A and that the process of 3) was not performed. Thus, a cellulose-reinforced thermoplastic resin composition containing one kind of thermoplastic synthetic resin was produced.
  • Example 9 In the step 1) of Example 1, a cellulose reinforced thermoplastic resin composition containing one type of thermoplastic synthetic resin was produced in the same manner as in Example 8 except that the type of cellulose was changed to cellulose B.
  • Example 10 In the step 2) of Example 1, instead of the thermoplastic synthetic resin B, the thermoplastic synthetic resin C was replaced with a thermoplastic synthetic resin C: cellulose composition having a mass ratio of 90: 100. 1) In the step 3), the cellulose-reinforced thermoplastic resin composition dispersed in the thermoplastic synthetic resin C and the thermoplastic synthetic resin A are dispersed in the thermoplastic synthetic resin A: thermoplastic synthetic resin C in a mass ratio.
  • a cellulose reinforced thermoplastic resin composition containing two types of thermoplastic synthetic resins was produced in the same manner as in Example 1 except that the obtained cellulose reinforced thermoplastic resin composition was dry blended so that the ratio was 260: 190.
  • Example 11 In the process of 1) of Example 1, 30 parts by mass of ionic compound A was blended with 70 parts by mass of cellulose A, and in the process of 2) of Example 1, the mass ratio of thermoplastic synthetic resin C: cellulose composition was 70: 100, and in the step 3) of Example 1, the cellulose-reinforced thermoplastic resin composition dispersed in the thermoplastic synthetic resin C and the thermoplastic synthetic resin A were thermoplastic in a mass ratio.
  • Synthetic resin A Contains two types of thermoplastic synthetic resins in the same manner as in Example 10 except that the cellulose-reinforced thermoplastic resin composition dispersed in the thermoplastic synthetic resin C was dry blended to 180: 170. A cellulose-reinforced thermoplastic resin composition was produced.
  • Example 12 In the step 1) of Example 1, 49.9 parts by mass of ionic compound A was blended with 50.1 parts by mass of cellulose A, and in the step 2) of Example 1, thermoplastic synthetic resin C: cellulose composition.
  • the weight ratio of the cellulose reinforced thermoplastic resin composition dispersed in the thermoplastic synthetic resin C and the thermoplastic synthetic resin A in the step of 3) of Example 1 was 50: 100.
  • thermoplastic synthetic resin C thermoplastic synthetic resin C was dry blended so as to have a ratio of 100: 150, two types of thermoplastic resins were used.
  • a cellulose reinforced thermoplastic resin composition containing a synthetic resin was produced.
  • Comparative Example 1 In the step 1) of Example 1, 70 parts by mass of ionic compound A was added to 30 parts by mass of cellulose A. In this case, since the powdered cellulose was dissolved and the cellulose was partially recrystallized in an acetone solvent, or the cellulose dissolved product that became a high-viscosity liquid after drying was hindered in handling properties, the process of 2) Then, using a lab plast mill (Kyoto Seiki Seisakusho Kneading / Extrusion Molding Evaluation Laboratory Lab Plast Mill Micro) instead of a twin-screw extruder, the resulting composition is pelletized to produce a thermoplastic resin composition. Was prepared and manufactured.
  • thermoplastic synthetic resin A is dry blended so that the thermoplastic synthetic resin A: thermoplastic synthetic resin B is 50:50 by mass ratio
  • a cellulose-reinforced thermoplastic resin composition containing two types of thermoplastic synthetic resins was produced in the same manner as in step 3).
  • thermoplastic synthetic resin A was used in place of the thermoplastic synthetic resin B, and the cellulose composition was blended at a ratio of 112 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic synthetic resin A.
  • a cellulose reinforced thermoplastic resin composition containing one kind of thermoplastic synthetic resin was prepared and manufactured in the same manner as Example 2 except for the above.
  • Comparative Example 3 Cellulose A11.1 is used with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic synthetic resin A in the step 2) of Example 1 without using the cellulose composition instead of the cellulose composition and performing the step 1) of Example 1.
  • a cellulose reinforced thermoplastic resin composition containing one kind of thermoplastic synthetic resin was prepared and manufactured by blending parts by mass and extruding with a twin screw extruder [KZW15TW-45MG-NH manufactured by Technobel Co., Ltd.] .
  • the short side length of cellulose fibers and the area of aggregates present in each cellulose-reinforced thermoplastic resin composition prepared and manufactured as described above were measured as follows.
  • the area of the cellulose aggregate was calculated by image analysis of the obtained portion counted with a luminance of 0 to 80 using “NIS-Elenenets D” manufactured by Nikon Corporation. A case where the calculated areas of the nine cellulose aggregates are all less than 20000 ⁇ m 2 is a target pass level, and a case where any one is 20000 ⁇ m 2 or more is a reject level. In Tables 1 and 2, the maximum area and the minimum area among the nine cellulose aggregates are described as “maximum value” and “minimum value”, respectively.
  • any area of the cellulose aggregates of less than 20000 ⁇ m 2 indicates that the cellulose fibers are refined without being aggregated even if they are refined, and the elastic modulus is further increased in addition to the short side length of the cellulose fibers. It means that the reinforcing efficiency of the thermoplastic resin is high.
  • Each cellulose-reinforced thermoplastic resin composition was injection-molded to produce a bending test piece (thickness 4 mm ⁇ length 80 mm).
  • the injection conditions were the molding conditions that are generally appropriate.
  • the produced injection-molded product was visually observed, and the uniformity of cellulose dispersion was evaluated based on the presence or absence of an aggregate of cellulose fibers.
  • Each cellulose-reinforced thermoplastic resin composition produced was injection molded to produce a bending test piece (thickness 4 mm ⁇ length 80 mm).
  • the injection conditions were the molding conditions that are generally appropriate.
  • the flexural modulus was calculated according to JIS K 7171.
  • the density was based on JIS K7112. However, ethanol was used as the measurement solvent instead of water. From the obtained density, the volume fraction was calculated for each component of the synthetic resin and cellulose.
  • the density and elastic modulus of only the synthetic resin were calculated separately according to JIS K 7112 and JIS K 7171.
  • the apparent elastic modulus Ef of cellulose was determined from the formula (2.2) obtained by modifying the following formula (2.1).
  • Em was calculated
  • the results in Example 8 and Comparative Example 3 are shown in Table 3 below as a representative.
  • Ec is the Young's modulus (elastic modulus) of the bending test piece that is a composite material
  • Em is the Young's modulus (elastic modulus) of the thermoplastic synthetic resin that is the base material
  • Ef is the Young's modulus of the cellulose that is the fiber. It is a modulus (elastic modulus).
  • Vm is the volume ratio of the thermoplastic synthetic resin that is the base material
  • Vf is the volume ratio of the cellulose that is the fiber.
  • thermoplastic synthetic resin and the cellulose composition in the table are parts by mass, and “-” indicates unused, that is, 0 parts by mass.
  • the cellulose and the ionic compound which are the breakdown of a cellulose composition show the ratio of these mass parts. "-” Indicates that it is unused, that is, 0 parts by mass as described above.
  • “ ⁇ ” indicates that the measurement cannot be performed and is not evaluated.
  • a and B in a cellulose composition show that the used cellulose is A or B.
  • thermoplastic resin compositions of Examples 1 to 12 of the present invention the abundance ratio of cellulose fibers having a short side length of 2 ⁇ m or less is 15% or more, and the area of cellulose aggregates is It was less than 20000 ⁇ m 2 .
  • thermoplastic resin composition of Comparative Example 1 the amount of the ionic compound to be blended with cellulose was too large, and the cellulose fibers were dissolved, making it impossible to observe the form as a dispersion. .
  • thermoplastic resin composition of Comparative Example 2 although the blending amount of cellulose is too large and it can be confirmed that the refinement is partially advanced, at the same time, the cellulose agglomerates having an area of the cellulose aggregate of 20000 ⁇ m 2 or more. Aggregation was present, and the abundance ratio of cellulose fibers having a short side length of 2 ⁇ m or less was less than 15%. In the thermoplastic resin composition of Comparative Example 3, the abundance ratio of cellulose fibers having a short side length of 2 ⁇ m or less was less than 15%, and the area of cellulose aggregates was 20000 ⁇ m 2 or more.
  • thermoplastic resin compositions of Examples 1 to 12 of the present invention are useful as various molded articles as a cellulose reinforced resin since the elastic modulus is improved and the reinforcing efficiency of the thermoplastic resin is high.

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Abstract

熱可塑性合成樹脂、セルロース及びイオン化合物を含有し、該熱可塑性樹脂100質量部に対し、該セルロースの含有量が1~100質量部であり、該イオン化合物の含有量が、該セルロースの0.001倍以上1.000倍未満である熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、セルロース強化樹脂成形品及びセルロース強化樹脂成形品の製造方法。

Description

熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、セルロース強化樹脂成形品およびセルロース強化樹脂成形品の製造方法
 本発明は、熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、セルロース強化樹脂成形品およびセルロース強化樹脂成形品の製造方法に関する。
 さらに詳しくは、セルロース、特に植物繊維のセルロースとイオン化合物を含有するセルロース強化樹脂成形品に有用な熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、セルロース強化樹脂成形品およびセルロース強化樹脂成形品の製造方法に関する。
 セルロースは微小なサイズにまで微細化することで機械特性が上昇し、ナノサイズまで微細化を進めると、極めて高弾性率かつ高強度な材料となることが知られている。これを、樹脂の強化材として利用する研究も行われており、その可能性が注目されている。
 このようなセルロース系微細繊維と熱可塑性樹脂からなる複合樹脂の製造方法としては、最初に植物繊維を解繊(ミクロフィブリル化)し、このミクロフィブリル化された植物繊維(セルロース系微細繊維)を、分散性と繊維-樹脂間の界面制御を行うために相容化剤や界面補強材を使用して、ポリプロピレンのような熱可塑性樹脂と混合して混練する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
 しかしながら、このような方法では、少なくとも、植物繊維を解繊(ミクロフィブリル化)する工程と、このミクロフィブリル化された植物繊維(セルロース系微細繊維)を熱可塑性樹脂に混合して複合化する工程を含む。このため、手順が煩雑になり、製造コストが高くなることに加え、熱可塑性樹脂に混練する際に再凝集しやすく、そのコントロールが難しいのが実態である。
 最近になって、植物繊維を化学処理して表面を変性した後、この変性植物繊維と熱可塑性樹脂を加工機で混練するという方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
 この方法は、加工機内で、変性植物繊維を熱可塑性樹脂と一緒に混練しながら、植物繊維の微細化を促す方法である。
 しかしながら、このような方法も、化学処理の工程において、植物繊維を一度膨潤させてから化学物質を作用させ、乾燥させた後に加工機内に投入するため、上記の方法よりも改善されてはいるものの、やはり手順が煩雑であり、コスト低減に限界があった。
米国特許出願公開第2008/0146701号明細書 国際公開第2013/133093号パンフレット
 本発明は、従来のセルロース強化熱可塑性樹脂の製造方法における問題点を鑑み、熱可塑性樹脂と植物繊維を複合化する製造プロセス内において、簡便な方法で植物繊維(クラフトパルプ)の微細化を可能とし、微細化された植物繊維が熱可塑性樹脂中に均一分散された熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、セルロース強化樹脂成形品およびセルロース強化樹脂成形品の製造方法の提供を目的とする。
 本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、植物繊維と熱可塑性樹脂の混練工程において、イオン物質を共存させることで、植物繊維が微細化されるとともに、微細化された植物繊維が熱可塑性樹脂中に均一分散した複合樹脂であるセルロース強化熱可塑性樹脂が得られることを見出した。
 上記知見に基づき、さらに検討した結果、上記課題は、下記構成により達成されることがわかった。
(1)熱可塑性合成樹脂、セルロースおよびイオン化合物を含有し、該熱可塑性合成樹脂100質量部に対し、該セルロースの含有量が1~100質量部であり、該イオン化合物の含有量が、該セルロースの0.001倍以上1.000倍未満であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
(2)前記イオン化合物が、下記一般式(1)または(2)で表されることを特徴とする(1)に記載の熱可塑性樹脂組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 一般式(1)および(2)において、Zは=C(Ra)-または=N-を示す。ここで、Raは水素原子または置換基を示す。Lは2価の連結基を示す。R~Rは各々独立に、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基またはヘテロ環基を示す。R~Rの少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。Xはアニオンを示す。
(3)前記一般式(1)または(2)で表される化合物が、下記一般式(1a)、(1b)、(2a)~(2c)のいずれかで表されることを特徴とする(2)に記載の熱可塑性樹脂組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 一般式(1a)、(1b)、(2a)~(2c)において、R、RおよびXは、前記一般式(1)または(2)におけるR、RおよびXと同義である。R11およびR12は各々独立に置換基を示す。n11は0~3の整数であり、n12は0~5の整数である。ここで、R11が2以上のとき、複数のR11は互いに同一でも異なってもよい。また、少なくとも2つのR11が互いに結合して環を形成してもよい。
 R13~R15は各々独立に、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基またはヘテロ環基を示す。ただし、R、R13~R15の少なくとも2つが互いに結合して環を形成することはない。R21はRと同義である。Zは単結合、メチレン基、-C(=O)-、-O-、-S-、-S(=O)-、-SO-、-N(Rα1)-または-N(Rα1)(Rα2)-を示し、Rα1は水素原子または置換基を示し、Rα2は置換基を示す。ここで、Rα1とRα2が互いに結合して環を形成してもよい。
(4)前記Xが、ハロゲンイオン、カルボン酸アニオン、スルホン酸アニオン、リン酸アニオン、ホスホン酸アニオン、ジシアナミドイオンまたはビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオンであることを特徴とする(2)または(3)に記載の熱可塑性樹脂組成物。
(5)前記セルロースが、植物繊維のセルロースであることを特徴とする(1)~(4)のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
(6)前記セルロースが、棒状繊維であって、該繊維の15%以上が短辺長2μm以下であることを特徴とする(1)~(5)のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
(7)前記熱可塑性樹脂組成物のセルロース凝集体の面積が20000μm未満であることを特徴とする(1)~(6)のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
(8)前記(1)~(7)のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、熱可塑性合成樹脂と、セルロースおよびイオン化合物の混合物をそれぞれ配合し、該混合物中の該イオン化合物の含有量が、0.1質量%以上50質量%未満であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
(9)前記熱可塑性樹脂組成物を混練加工する工程を含むことを特徴とする(8)に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
(10)セルロース強化樹脂からなる成形品の製造方法であって、(8)または(9)に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法で製造された熱可塑性樹脂組成物を使用して成形することを特徴とするセルロース強化樹脂成形品の製造方法。
(11)熱可塑性合成樹脂、セルロースおよびイオン化合物を含有し、該熱可塑性合成樹脂100質量部に対し、該セルロースの含有量が1~100質量部であり、該イオン化合物の含有量が、該セルロースの0.001倍以上1.000倍未満であることを特徴とするセルロース強化樹脂成形品。
(12)前記(1)~(7)のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物で成形されてなることを特徴とするセルロース強化樹脂成形品。
 本発明の熱可塑性樹脂組成物および熱可塑性樹脂組成物の製造方法により、熱可塑性樹脂と植物繊維を複合化する製造プロセス内において、簡便な方法で植物繊維(クラフトパルプ)の微細化が可能となり、この微細化したセルロースを熱可塑性樹脂中に凝集や再凝集することなく均一に分散されて含有するセルロース強化樹脂成形品およびセルロース強化樹脂成形品の製造方法を提供することが可能となった。
 すなわち、単に、イオン化合物を含有した植物繊維のセルロース(パルプ)を熱可塑性樹脂と混練することで、その工程内においてパルプの微細化を進行させることができる。
 このため、予め植物繊維のセルロースを微細化する工程が不要となり、製造コストの大幅な低減が期待できる。しかも、微細化されたセルロースにより、弾性率が上昇するため、熱可塑性樹脂の強化効率を高めることができる。
 このように、本発明によって、単純で簡便な方法により、微細化したセルロース繊維によるセルロース強化樹脂もしくはその成形品を製造することが可能になり、製造コストの大幅な低減が期待できる。また、本発明のセルロース強化樹脂もしくはその成形品が広く使用されることで、軽量化、高強度化、薄肉化、廃棄時の焼却灰の低減などにも期待できる。
 本発明の熱可塑性樹脂組成物およびセルロース強化樹脂成形品は、熱可塑性合成樹脂、セルロースおよびイオン化合物を含有し、該熱可塑性合成樹脂100質量部に対し、該セルロースの含有量が1~100質量部であり、該イオン化合物の含有量が、該セルロースの0.001倍以上1.000倍未満である。
 また、本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法は、熱可塑性合成樹脂と、セルロースおよびイオン化合物の混合物をそれぞれ配合し、該混合物中の該イオン化合物の含有量が、0.1質量%以上50質量%未満である。
 さらに、本発明のセルロース強化樹脂成形品の製造方法は、上記熱可塑性樹脂組成物で成形される。
<<熱可塑性樹脂組成物>>
 本発明の熱可塑性樹脂組成物は、少なくとも、熱可塑性合成樹脂、セルロースおよびイオン化合物を含有する。
 最初に、熱可塑性合成樹脂から順に、説明する。
<熱可塑性合成樹脂>
 本発明で使用する熱可塑性合成樹脂は、特に限定されるものではなく、一般的に熱可塑性合成樹脂として使用されているものであればどのような合成樹脂でも構わない。
 これは、以下に説明する理由による。
 本発明では、以後に説明するように、セルロースとイオン化合物を熱可塑性合成樹脂中で混練することで、セルロースの微細化を実現するものである。
 このため、セルロースと混合する際の熱可塑性合成樹脂の粘度が重要な特性となる。
 すなわち、熱可塑性合成樹脂中に存在するセルロース(イオン化合物を含む)の分散体がせん断場で感じる応力(Fh)は、簡易的に下記式(1.1)で表現される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 なお、上記式(1.1)において・付きγを、以下では、単にγとして説明する。
 上記分散体がせん断場で感じる応力(Fh)は、γのせん断速度を持つ粘度ηの熱可塑性合成樹脂内で、半径Rの球形フィラーが感じる力を表している。
 ただし、熱可塑性合成樹脂中に存在するセルロースは球状ではなく繊維状であるため、このままの式を適用できないが、原理的には同じことであり、上記分散体がせん断場で感じる応力(Fh)に影響するパラメーター(η、γ、R)も同じであると考えられる。
 従って、セルロースを微細化するためには、熱可塑性合成樹脂内のせん断場で、いかに大きな力をかけられるかが重要であるため、ηもしくはγが大きいほど有利になると考えられる。
 ここで、せん断速度(γ)を速くするということは、機械的に熱可塑性合成樹脂にかけるせん断速度を速くするということを意味する。
 従って、せん断速度(γ)を速くすると、セルロースが熱可塑性合成樹脂内で感じる力は大きくなるが、混練による摩擦力も同時に大きくなり、熱可塑性合成樹脂の温度が上昇することになる。
 しかしながら、一般的にセルロースは200℃を超えると変色し、300℃近くから熱分解してしまう性質を持つため、温度を極端に上げてしまうようなせん断場に晒す方法は、材料としての特性を維持する観点から適切ではない。
 このことから、セルロースの微細化のためには、熱可塑性合成樹脂の粘度(η)を高めることが重要となる。
 一般的に熱可塑性合成樹脂の粘度(η)は、次のような関係(アンドレードの式)を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 ここで、Aは比例定数であり、Evは流動活性化エネルギーであり、Rは気体定数であり、Tは温度(K)である。流動活性化エネルギーは、アレニウスの化学反応における活性化エネルギーに相当するもので、流動を速度過程と見なすことで理解される。
 従って、粘度(η)を制御するために重要なパラメーターは、温度である。
 温度は、熱可塑性合成樹脂の種類に関わらず、加工温度として操作、調整することが可能である。
 従って、セルロースを微細化するのに必要な力を与える媒体としての熱可塑性合成樹脂は、特に種類の制約を受けることなく、広く適用可能なものである。
 熱可塑性合成樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、セルロースアシレート樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ケイ素樹脂などが挙げられる。
 このうち、本発明では、ポリオレフィン樹脂が好ましい。
<ポリオレフィン樹脂>
 ポリオレフィン樹脂は、少なくとも1種のオレフィンを重合してなるポリオレフィン樹脂であり、単独重合体であっても共重合体であっても構わない。
 このようなオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、イソブチレン、イソブテン(1-ブテン)を含む炭素原子数4~12のα-オレフィン、ブタジエン、イソプレン、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミド、ビニルアルコール、酢酸ビニル、塩化ビニル、スチレン、アクリロニトリルなどが挙げられる。
 なお、炭素原子数4~12のα-オレフィンとしては、例えば、1-ブテン、2-メチル-1-プロペン、2-メチル-1-ブテン、3-メチル-1-ブテン、1-ヘキセン、2-エチル-1-ブテン、2,3-ジメチル-1-ブテン、2-メチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、3,3-ジメチル-1-ブテン、1-ヘプテン、メチル-1-ヘキセン、ジメチル-1-ペンテン、エチル-1-ペンテン、トリメチル-1-ブテン、メチルエチル-1-ブテン、1-オクテン、メチル-1-ペンテン、エチル-1-ヘキセン、ジメチル-1-ヘキセン、プロピル-1-ヘプテン、メチルエチル-1-ヘプテン、トリメチル-1-ペンテン、プロピル-1-ペンテン、ジエチル-1-ブテン、1-ノネン、1-デセン、1-ウンデセン、1-ドデセンなどが挙げられる。
 ポリオレフィン樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイソブチレン樹脂、ポリイソブテン樹脂、ポリイソプレン樹脂、ポリブタジエン樹脂、(メタ)アクリル樹脂(いわゆるアリル樹脂)、ポリ塩化ビニル樹脂などのビニル樹脂、ポリ(メタ)アクリルアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合樹脂(ABS樹脂)、エチレン/(メタ)アクリル酸エステル共重合体、エチレン/酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。
 これらの樹脂のうち、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合樹脂(ABS樹脂)が好ましく、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂がなかでも好ましい。
 ポリエチレン樹脂としては、エチレン単独重合体、エチレン-α-オレフィン共重合体などが挙げられる。α-オレフィンとしては、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテンが好ましい。
 エチレン-α-オレフィン共重合体としては、例えば、エチレン-1-ブテン共重合体、エチレン-1-ペンテン共重合体、エチレン-1-ヘキセン共重合体、エチレン-1-オクテン共重合体などが挙げられる。
 なお、密度もしくは形状で分類した場合、高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、超高分子量ポリエチレン(UHMW-PE)のいずれでも構わない。
 ポリプロピレン樹脂としては、プロピレン単独重合体、プロピレン-エチレンランダム共重合体、プロピレン-α-オレフィンランダム共重合体、プロピレン-エチレン-α-オレフィン共重合体、プロピレンブロック共重合体(プロピレン単独重合体成分または主にプロピレンからなる共重合体成分と、エチレンおよびα-オレフィンから選択されるモノマーの少なくとも1種とプロピレンとを共重合して得られる共重合体とからなる)などが挙げられる。これらのポリプロピレン樹脂は単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
 ポリプロピレン樹脂に用いられるα-オレフィンは、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセンが好ましく、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテンがより好ましい。
 プロピレン-α-オレフィンランダム共重合体としては、例えば、プロピレン-1-ブテンランダム共重合体、プロピレン-1-ヘキセンランダム共重合体、プロピレン-1-オクテンランダム共重合体などが挙げられる。
 プロピレン-エチレン-α-オレフィン共重合体としては、例えば、プロピレン-エチレン-1-ブテン共重合体、プロピレン-エチレン-1-ヘキセン共重合体、プロピレン-エチレン-1-オクテン共重合体などが挙げられる。
 プロピレンブロック共重合体としては、例えば、(プロピレン)-(プロピレン-エチレン)共重合体、(プロピレン)-(プロピレン-エチレン-1-ブテン)共重合体、(プロピレン)-(プロピレン-エチレン-1-ヘキセン)共重合体、(プロピレン)-(プロピレン-1-ブテン)共重合体、(プロピレン)-(プロピレン-1-ヘキセン)共重合体、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-エチレン)共重合体、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-エチレン-1-ブテン)共重合体、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-エチレン-1-ヘキセン)共重合体、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-1-ブテン)共重合体、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-1-ヘキセン)共重合体、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-エチレン)共重合体、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-エチレン-1-ブテン)共重合体、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-エチレン-1-ヘキセン)共重合体、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-1-ブテン)共重合体、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-1-ヘキセン)共重合体などが挙げられる。
 これらのポリプロピレン樹脂のうち、プロピレン単独重合体、プロピレン-エチレンランダム共重合体、プロピレン-1-ブテンランダム共重合体、プロピレン-エチレン-1-ブテン共重合体、プロピレンブロック共重合体が好ましい。
 ポリプロピレン樹脂の結晶性は、融解温度(融点)や立体規則性で求められ、本発明のポリオレフィン樹脂組成物に求められる品質や、それを成形して得られる成形品に求められる品質に応じて、調整する。
 なお、立体規則性はアイソタクチックインデックス、シンジオタクチックインデックスと称される。
 アイソタクチックインデックスは、Macromolecules,第8巻,687頁(1975年)に記載の13C-NMR法で求められる。具体的には13C-NMRスペクトルのメチル基の炭素領域の全吸収ピーク中のmmmmピークの面積分率として、ポリプロピレン樹脂のアイソタクチックインデックスを求める。
 アイソタクチックインデックスが高いものは、結晶性が高く、0.96以上が好ましく、0.97以上がより好ましく、0.98以上がさらに好ましい。
 一方、シンジオタクチックインデックスは、J.Am.Chem.Soc.,110,6255(1988)やAngew.Chem.Int.Ed.Engl.,1955,34,1143-1170に記載の方法で求められ、シンジオタクチックインデックスが高いものが、結晶性が高い。
 なお、ポリオレフィン樹脂は、変性されたポリオレフィン樹脂でもよく、また、変性されていないポリオレフィン樹脂に変性されたポリオレフィン樹脂を含んでもよい。
 不飽和カルボン酸もしくはその誘導体によるクラフト変性が挙げられ、不飽和カルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられ、不飽和カルボン酸誘導体としては、例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸グリシジル、マレイン酸モノエチルエステル、マレイン酸ジエチルエステル、フマル酸モノメチルエステル、フマル酸ジメチルエステル等が挙げられる。これらの不飽和カルボン酸および/またはその誘導体のうち、好ましくはアクリル酸、メタクリル酸のグリシジルエステル、無水マレイン酸である。
 アクリル樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、アクリロニトリルなどのアクリル単量体の単独重合体または共重合体、アクリル単量体と他の単量体との共重合体などが挙げられる。
 このうち、(メタ)アクリル酸エステルは、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルへキシルなどの炭素数1~10のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルや、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチルなどの(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキル、(メタ)アクリル酸グリシジルエステルなどが挙げられる。
 アクリル単量体の単独重合体または共重合体の具体例としては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、アクリル酸エステル-メタクリル酸エステル共重合体、ポリアクリロニトリルなどが挙げられる。アクリル単量体と他の単量体との共重合体の具体例としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル-スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸-スチレン共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、アクリロニトリル-スチレン共重合体、アクリロニトリル-スチレン-(メタ)アクリル酸エステル共重合体などが挙げられる。
 ビニル樹脂としては、例えば、塩化ビニル樹脂[塩化ビニルモノマーの単独重合体(ポリ塩化ビニル樹脂など)、塩化ビニル単量体と他の単量体との共重合体(塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル-(メタ)アクリル酸エステル共重合体など)など]、ビニルアルコール樹脂(ポリビニルアルコールなどの単独重合体、エチレン-ビニルアルコール共重合体などの共重合体など)、ポリビニルホルマールなどのポリビニルアセタール樹脂などが挙げられる。これらのビニル樹脂は、単独でもまたは2種以上組み合わせても使用することができる。
 ポリオレフィン樹脂のメルトフローレート(MFR)は、通常、0.01~400g/10分であり、機械的強度や生産安定性を高めるという観点から、好ましくは0.1~400g/10分であり、より好ましくは0.5~200g/10分である。
 なお、MFRは、特段の断りがない限り、JIS K7210に準拠し、190℃、2.16kg荷重下で10分間あたりに流出するポリマーの質量(g/10分)である。
<セルロース>
 本発明で使用するセルロースは、繊維状のセルロースであり、植物繊維のセルロースが好ましく、特に、微細な植物繊維状のセルロース(粉状パルプ)が好ましい。
 パルプは、紙の原料ともなるもので、植物から抽出される仮道管を主成分とする。化学的に見ると、主成分は多糖類であり、その主成分はセルロースである。
 植物繊維のセルロースは、特に限定されるものではないが、例えば、木材、竹、麻、ジュート、ケナフ、農作物残廃物(例えば、麦や稲などの藁、とうもろこし、綿花などの茎、サトウキビ)、布、再生パルプ、古紙、木粉などの植物に由来のものが挙げられるが、本発明では、木材もしくは木材由来のものが好ましく、木粉がより好ましく、クラフトパルプが特に好ましい。
 なお、クラフトパルプは、木材もしくは植物原料から、苛性ソーダなどの化学処理によって、リグニン・ヘミセルロースを除去し、純粋に近いセルロースを取り出したパルプの総称である。
 本発明では、このようなセルロースに対し、イオン化合物を配合し、熱可塑性合成樹脂中で混練することで、セルロースの微細化を実現するものである。
 植物繊維のセルロースは、30~40分子が束となり、直径約3nm、長さは数百nmから数十μmの超極細幅で高結晶性のミクロフィブリルを形成し、これらが軟質な非結晶部を介しながら束となった構造を形成している。本発明の原料として使用する粉末状セルロース(粉状パルプ)は、この束状の集合体である。なお、ミクロフィブリルは、構成するセルロース分子鎖が伸びきり鎖結晶となっていることにより、極めて弾性率が高く、理想的には140GPa程度の弾性率を有すると言われている。また、セルロースの弾性率は、線径が小さくなるに従い上昇していくことが知られている。従って、強化樹脂としての性能を向上するためには、熱可塑性合成樹脂中に分散しているセルロースが細径化・微細化しているほど効果的である。
 本発明では、微細化されたセルロースは、棒状繊維のセルロースが好ましい。
 短辺長(直径)は2μm以下が好ましく、3nm~2μmがより好ましく、3nm~1μmがより好ましく、3nm~0.5μmがさらに好ましく、4~300nmが特に好ましい。一方、長辺長(長さ)は、0.03~500μmが好ましく、0.05~200μmがより好ましい。アスペクト比は5以上が好ましく、10~1000がより好ましい。なお、アスペクト比は平均長さを平均繊維径で割った値である。
 また、本発明では、微細化されたセルロースは、含有するセルロース繊維の15%以上が短辺長2μm以下であることが好ましい。短辺長2μm以下のセルロース繊維の含有量は20%以上がより好ましく、25%以上がさらに好ましい。
 本発明では、さらに、微細化されたセルロースが凝集、再凝集することなく、熱可塑性樹脂組成物に均一に分散されていることが好ましい。
 このため、セルロース凝集体が存在しても、その存在するセルロース凝集体の面積は20000μm未満であることが好ましい。すなわち、セルロース凝集体が存在しても、存在する凝集体のうち、最大の凝集体の面積は20000μm未満であることが好ましい。
 なお、短辺長やセルロース凝集体の面積は、電子顕微鏡や工業用顕微鏡で測定することができる。
 具体的には、実施例に記載の通りである。
 本発明では、セルロースの含有量は、熱可塑性合成樹脂100質量部に対し、1~100質量部であり、5~70質量部が好ましく、10~50質量部がより好ましい。
 セルロースの含有量が1質量部未満であると、混練中にセルロースに対する力の伝達が効果的に起こらず、実質的に微細化したセルロースを得ることが難しい。逆に、100質量部を超えると、熱可塑性合成樹脂中でのセルロースの良分散化が困難になり、材料として使用するのに良好な特性を得ることができない。
<イオン化合物>
 本発明の熱可塑性樹脂組成物は、セルロースとともに、イオン化合物を含有する。
 本発明で使用するイオン化合物は、一般に、イオン液体と称されるものが好ましい。
 イオン液体は、幅広い温度範囲で液体として存在する塩であり、イオンのみからなる液体ある。一般に100℃以下の融点を有する塩がイオン液体(IL)と定義され、室温付近に融点を有するイオン液体を、「RTIL(room temperature IL)」と称す。
 本発明で使用するイオン化合物は、一般に、イオン液体と称されるものが好ましいが、融点は100℃を超えても、例えば、150℃以上でも構わない。
 すなわち、本発明では、セルロース強化樹脂もしくはセルロース強化樹脂組成物を押出し、射出などにより加工、成形する段階で、加工機内で混練することで、セルロースを微細化するため、加工工程、加工機内の温度をイオン化合物の融点以上に設定することができる。従って、例えば、イオン化合物の融点が180℃であったとしても、180℃より高い温度、例えば、190℃で加工することで、いわゆるイオン液体と同じ作用が期待できる。
 本発明では、イオン化合物は、有機のイオン化合物が好ましく、第四級ホスホニウム塩、第四級アンモニウム塩などのオニウム塩が好ましく、この中でも、下記一般式(1)または(2)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 一般式(1)および(2)において、Zは=C(Ra)-または=N-を示す。ここで、Raは水素原子または置換基を示す。Lは2価の連結基を示す。R~Rは各々独立に、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基またはヘテロ環基を示す。R~Rの少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。Xはアニオンを示す。
 Zは=C(Ra)-または=N-であるが、=C(Ra)-が好ましい。
 Raにおける置換基は、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アミノ基、アシル基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、カルバモイル基、スルファモイル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、スルホニル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基が挙げられる。
 アルキル基の炭素数は、1~20が好ましく、1~12がより好ましく、1~8がさらに好ましい。
 アルキル基としては、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、t-ブチル、n-ペンチル、t-ペンチル、n-ヘキシル、n-ペンチル、n-オクチル、2-エチルヘキシル、n-オクチル、n-デシル、n-ドデシル、n-ヘキサデシル、n-オクタデシルが挙げられる。
 アルキル基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 アルケニル基の炭素数は、2~20が好ましく、2~12がより好ましく、2~8がさらに好ましい。
 アルケニル基としては、例えば、ビニル、アリル、オレイルが挙げられる。
 アルケニル基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 シクロアルキル基は、3~7員環のシクロアルキル基が好ましく、3、5または7員環のシクロアルキル基がより好ましく、5または6員環のシクロアルキル基がさらに好ましい。
 シクロアルキル基の炭素数は、3~20が好ましく、3~12がより好ましく、5~12がさらに好ましく、5~8が特に好ましい。
 シクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルが挙げられる。
 シクロアルキル基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 アリール基の炭素数は、6~20が好ましく、6~12がより好ましく、6~8がさらに好ましい。
 アリール基としては、例えば、フェニル、ナフチルが挙げられる。
 アリール基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 ヘテロ環基のヘテロ環は、該ヘテロ環を構成するヘテロ原子が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選択され、5または7員環のヘテロ環が好ましい。また、該ヘテロ環は、芳香環であっても、不飽和環であっても、飽和環であっても構わない。
 ヘテロ環基の炭素数は、0~20が好ましく、1~12がより好ましく、1~8がさらに好ましい。
 ヘテロ環基のヘテロ環としては、例えば、フラン環、チオフェン環、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環、インドリン環、テトラヒドロフラン環、テトラヒドロチオフェン環、ピロリジン環、メピロリジン環、イミダゾリジン環、イミダゾリン環、ピラゾジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、チオモルホリン環、1,1-ジオキソチオモルホリン環、1-オキソモルホリン環、キヌクリジン環、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン環、シアヌル酸環などが挙げられる。
 また、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾピラゾール環、ベンゾトリアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環のように、ベンゼン環や他の環で縮環したものも挙げられる。
 ヘテロ環基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 アルコキシ基の炭素数は、1~20が好ましく、1~12がより好ましく、1~8がさらに好ましい。
 アルコキシ基としては、例えば、メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、イソプロポキシ、n-ブトキシ、イソブトキシ、t-ブトキシ、n-ペンチルオキシ、t-ペンチルオキシ、n-ヘキシルオキシ、n-ペンチルオキシ、n-オクチルオキシ、2-エチルヘキシルオキシ、n-オクチルオキシ、n-デシルオキシ、n-ドデシルオキシ、n-ヘキサデシルオキシ、n-オクタデシルオキシが挙げられる。
 アルコキシ基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 アリールオキシ基の炭素数は、6~20が好ましく、6~12がより好ましく、6~8がさらに好ましい。
 アリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ、ナフトキシが挙げられる。
 アリールオキシ基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 アルキルチオ基の炭素数は、1~20が好ましく、1~12がより好ましく、1~8がさらに好ましい。
 アルキルチオ基としては、例えば、メチルチオ、エチルチオ、n-プロピルチオ、イソプロピルチオ、n-ブチルチオ、イソブチルチオ、t-ブチルチオ、n-ペンチルオチオ、t-ペンチルチオ、n-ヘキシルチオ、n-ペンチルチオ、n-オクチルチオ、2-エチルヘキシルチオ、n-オクチルチオ、n-デシルチオ、n-ドデシルチオ、n-ヘキサデシルチオ、n-オクタデシルチオが挙げられる。
 アルキルチオ基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 アリールチオ基の炭素数は、6~20が好ましく、6~12がより好ましく、6~8がさらに好ましい。
 アリールチオ基としては、例えば、フェニルチオ、ナフチルチオが挙げられる。
 アリールチオ基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 アミノ基は、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヘテロ環アミノ基を含み、アミノ基の炭素数は、0~20が好ましく、0~12がより好ましく、1~12がさらに好ましく、1~8が特に好ましい。
 アミノ基としては、例えば、アミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、エチルアミノ、ジエチルアミノ、イソプロピルアミノ、ジn-プロピルアミノ、2-エチルヘキシルアミノ、n-オクチルアミノ、ドデシルアミノ、フェニルアミノ、ジフェニルアミノ、フェニルメチルアミノが挙げられる。
 アミノ基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 アシル基は、ホルミル基、アルカノイル基、アシクロアルカノイル基、アルケノイル基、アリーロイル基、ヘテロ環カルボニル基を含む。
 アシル基の炭素数は、1~20が好ましく、2~12がより好ましく、2~12がさらに好ましく、2~8が特に好ましい。
 アシル基としては、例えば、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、バレリル、ピバロイル、ラウロイル、パルミトイル、ステアロイル、シクロプロピルカルボニル、シクロペンチルカルボニル、シクロヘキシルカルボニル、アクリロイル、メタクリロイル、オレイル、ベンゾイル、ナフトイル、ニコチノイル、イソニコチノイルが挙げられる。
 アシル基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 アシルアミノ基は、上記アシル基が窒素原子に置換したアミノ基が挙げられる。アシルアミノ基の炭素数は、1~20が好ましく、2~12がより好ましく、2~12がさらに好ましく、2~8が特に好ましい。
 アシルアミノ基としては、例えば、ホルミルアミノ、アセチルアミノ、プロピオニルアミノ、ブチリルアミノ、バレリルアミノ、ピバロイルアミノ、ラウロイルアミノ、パルミトイルアミノ、ステアロイルアミノ、シクロプロピルカルボニルアミノ、シクロペンチルカルボニルアミノ、シクロヘキシルカルボニルアミノ、アクリロイルアミノ、メタクリロイルアミノ、オレイルアミノ、ベンゾイルアミノ、ナフトイルアミノ、ニコチノイルアミノ、イソニコチノイルアミノが挙げられる。
 アシルアミノ基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 スルホンアミド基は、アルキルスルホンアミド基、シクロアルキルスルホンミド基、アリールスルホンアミド基、ヘテロ環スルホンアミド基を含む。
 スルホンアミド基の炭素数は、1~20が好ましく、2~12がより好ましく、2~12がさらに好ましく、2~8が特に好ましい。
 スルホンアミド基としては、例えば、メタンスルホンアミド、エタンスルホンアミド、プロパンスルホンアミド、オクタンスルホンアミド、シクロペンタンスルホンミド、シクロヘキサンスルホンアミド、ベンゼンスルホンアミド、ナフタレンスルホンアミドが挙げられる。
 スルホンアミド基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 カルバモイル基は、カルバモイル基、アルキルカルバモイル基、シクロアルキルカルバモイル基、アリールカルバモイル基、ヘテロ環カルバモイル基を含む。
 カルバモイル基の炭素数は、1~20が好ましく、2~12がより好ましく、2~12がさらに好ましく、2~8が特に好ましい。
 カルバモイル基としては、例えば、N-メチルカルバモイル、N,N-ジメチルカルバモイル、N-フェニルカルバモイル、N-フェニル-N-メチルカルバモイル、N-シクロヘキシルカルバモイル、N-イミダゾリルカルバモイル、ピロリジンカルボニル、ピペリジンカルボニルが挙げられる。
 カルバモイル基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 スルファモイル基は、スルファモイル基、アルキルスルファモイル基、シクロアルキルカルスルファモイル基、アリールスルファモイル基、ヘテロ環スルファモイル基を含む。
 スルファモイル基の炭素数は、0~20が好ましく、1~12がより好ましく、1~12がさらに好ましく、1~8が特に好ましい。
 スルファモイル基としては、例えば、N-メチルスルファモイル、N,N-ジメチルスルファモイル、N-フェニルスルファモイル、N-フェニル-N-メチルスルファモイル、N-シクロヘキシルスルファモイル、N-イミダゾリルスルファモイル、ピロリジンスルファモイル、ピペリジンスルファモイルが挙げられる。
 スルファモイル基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 アルコキシカルボニル基の炭素数は、2~20が好ましく、2~12がより好ましく、2~8がさらに好ましい。
 アルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、n-プロポキシカルボニル、イソプロポキシカルボニル、n-ブトキシカルボニル、イソブトキシカルボニル、t-ブトキシカルボニル、n-ペンチルオキシカルボニル、t-ペンチルオキシカルボニル、n-ヘキシルオキシカルボニル、n-ペンチルオキシカルボニル、n-オクチルオキシカルボニル、2-エチルヘキシルオキシカルボニル、n-オクチルオキシカルボニル、n-デシルオキシカルボニル、n-ドデシルオキシカルボニル、n-ヘキサデシルオキシカルボニル、n-オクタデシルオキシカルボニルが挙げられる。
 アルコキシカルボニル基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 アリールオキシカルボニル基の炭素数は、7~20が好ましく、7~12がより好ましい。
 アリールオキシカルボニル基としては、例えば、フェノキシカルボニル、ナフトキシカルボニルが挙げられる。
 アリールオキシカルボニル基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 アシルオキシ基は、ホルミルオキシ基、アルカノイルオキシ基、アシクロアルカノイルオキシ基、アルケノイオキシル基、アリーロイルオキシ基、ヘテロ環カルボニルオキシ基を含む。
 アシルオキシ基の炭素数は、1~20が好ましく、2~12がより好ましく、2~12がさらに好ましく、2~8が特に好ましい。
 アシルオキシ基としては、例えば、ホルミルオキシ、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、バレリルオキシ、ピバロイルオキシ、ラウロイルオキシ、パルミトイルオキシ、ステアロイルオキシ、シクロプロピルカルボニルオキシ、シクロペンチルカルボニルオキシ、シクロヘキシルカルボニルオキシ、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、オレイルオキシ、ベンゾイルオキシ、ナフトイルオキシ、ニコチノイルオキシ、イソニコチノイルオキシが挙げられる。
 アシルオキシ基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 スルホニル基は、アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、アリールスル
ホニル基、ヘテロ環スルホニル基を含む。
 スルホニル基の炭素数は、1~20が好ましく、2~12がより好ましく、2~12がさらに好ましく、2~8が特に好ましい。
 スルホニル基としては、例えば、メタンスルホニル、エタンスルホニル、プロパンスルホニル、オクタンスルホニル、シクロペンタンスルホニル、シクロヘキサンスルホニル、ベンゼンスルホニル、ナフタレンスルホニルが挙げられる。
 スルホニル基は、置換基を有してもよく、該置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 ハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
 Raは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アミノ基が好ましく、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基がより好ましく、水素原子、アルキル基がさらに好ましく、水素原子が特に好ましい。
 Lは2価の連結基であり、-N(R)=Z-とともに、5または6員の含窒素ヘテロ環を形成する連結基が好ましく、5または6員の含窒素ヘテロ芳香環を形成する連結基がより好ましく、5員環の含窒素ヘテロ芳香環が特に好ましい。
 ここで、形成された上記の含窒素ヘテロ環は、ベンゼン環や他の環で縮環されていてもよく、また、置換基で置換されていてもよい。このような置換基としては、Raにおける置換基が挙げられる。
 Lにおける2価の連結基は、連結原子が、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選択される連結基が好ましい。
 Lにおける2価の連結基と-N(R)=Z-で形成される環は、例えば、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環、1-ピロリジン環、イミダゾリン環、およびこれらのベンゼン縮合体が挙げられる。
 R~Rにおけるアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロ環基は、Raにおけるアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロ環基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
 R~Rの少なくとも2つが互いに結合して形成する環は、5~7員環が好ましく、5または6員環が好ましい。また、形成される環は、芳香環でも、不飽和環でも、飽和環でもよいが、飽和環が好ましい。
 R~Rの2つが互いに結合して形成する環としては、例えば、ピロリジン環、ピロリン環、ピラゾリジン環、ピラゾリン環、ピロール環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、チオモルホリン環、1,1-ジオキソチオモルホリン環、1-オキソモルホリン環が挙げられる。
 R~Rの3つが互いに結合して形成する環としては、例えば、キヌクリジン環、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン環が挙げられる。
 一般式(1)または(2)で表される化合物のうち、カチオン(X以外の部分)は、具体的には以下のカチオンが挙げられる。
 1-エチル-3-メチルイミダゾリウム、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム、1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウム、1-オクチル-3-メチルイミダゾリウムなどの1-アルキル-3-メチルイミダゾリウム、1,3-ジメチルイミダゾリウム、1,3-ジエチルイミダゾリウム、1,2,3-トリメチルイミダゾリウム、1,2,3,4-テトラメチルイミダゾリウム、1,3,4-トリメチル-2-エチルイミダゾリウム、1,3-ジメチル-2,4-ジエチルイミダゾリウム、1,2-ジメチル-3,4-ジエチルイミダゾリウム、1-メチル-2,3,4-トリエチルイミダゾリウム、1,2,3,4-テトラエチルイミダゾリウム、1,3-ジメチル-2-エチルイミダゾリウム、1-エチル-2,3-ジメチルイミダゾリウム、1,2,3-トリエチルイミダゾリウム1-エチル-2,3-ジメチルイミダゾリウム、1-プロピル-2,3-ジメチルイミダゾリウム、1-ブチル-2,3-ジメチルイミダゾリウム、1-ペンチル-2,3-ジメチルイミダゾリウム、1-ヘキシル-2,3-ジメチルイミダゾリウム、1-ヘプチル-2,3-ジメチルイミダゾリウム、1-オクチル-2,3-ジメチルイミダゾリウム1-シアノメチル-3-メチルイミダゾリウム、1-(2-ヒドロキシエチル)-3-メチルイミダゾリウム、1-アリル-3-メチルイミダゾリウム、
1-ブチルピリジニウム、1-ヘキシルピリジニウム、N-(3-ヒドロキシプロピル)ピリジニウム、N-ヘキシル-4-ジメチルアミノピリジニウム、N-(メトキシエチル)-N-メチルモルフォリウム、1-(2-メトキシエチル)-1-メチルピロリジニウム、1-(メトキシエチル)-1-メチルピペリジニウム、N-(メトキシエチル)-1-メチルピロリジニウム、1,2-ジメチルピラゾリウム、N-(メトキシエチル)-2-メチルオキサゾリウム、N-(メトキシエチル)-2-メチルチアゾリウム、
1,2,3-トリメチルイミダゾリニウム、1,2,3,4-テトラメチルイミダゾリニウム、1,3,4-トリメチル-2-エチルイミダゾリニウム、1,3-ジメチル-2,4-ジエチルイミダゾリニウム、1,2-ジメチル-3,4-ジエチルイミダゾリニウム、1-メチル-2,3,4-トリエチルイミダゾリニウム、1,2,3,4-テトラエチルイミダゾリニウム、1,3-ジメチル-2-エチルイミダゾリニウム、1-エチル-2,3-ジメチルイミダゾリニウム、1,2,3-トリエチルイミダゾリニウム、
1,1-ジメチル-2-ヘプチルイミダゾリニウム、1,1-ジメチル-2-(2-ヘプチル)イミダゾリニウム、1,1-ジメチル-2-(3-ヘプチル)イミダゾリニウム、1,1-ジメチル-2-(4-ヘプチル)イミダゾリニウム、1,1-ジメチル-2-ドデシルイミダゾリニウム、1,1-ジメチルイミダゾリニウム、1,1,2-トリメチルイミダゾリニウム、1,1,2,4-テトラメチルイミダゾリニウム、1,1,2,5-テトラメチルイミダゾリニウム、1,1,2,4,5-ペンタメチルイミダゾリニウム、
テトラメチルアンモニウム、エチルトリメチルアンモニウム、ジエチルジメチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、トリメチルプロピルアンモニウム、ジエチルメチル(2-メトキシエチル)アンモニウム、N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウム、N-エチル-N,N-ジメチル-2-メトキシエチルアンモニウム、トリメチルベンジルアンモニウム、
N,N-ビス(2-メトキシエチル)ピロリジニウム、N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)ピロリジニウム、N-メチル-N-2-メトキシエチルピロリジニウム、N,N-ビス(2-エチルヘキシル)モルホリニウム、N,N-ビス(2-エチルヘキシル)チオモルホリニウム、N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)ピペリジニウム、N,N,N’,N’-テトラ(2-ヒドロキシエチル)ピペラジニウム、N,N-ビス(2-エトキシエチル-1,1-ジオキソチオモルホリニウム、N,N-ビス(2-エトキシエチル-1-オキソチオモルホリニウム、
1,3-ジメチル-1,4,5,6-テトラヒドロピリミジニウム、1,2,3-トリメチル-1,4,5,6-テトラヒドロピリミジニウム、1,2,3,4-テトラメチル-1,4,5,6-テトラヒドロピリミジニウム、1,2,3,5-テトラメチル-1,4,5,6-テトラヒドロピリミジニウム、
1-メチルキヌクリジン、1-エチルキヌクリジン、1-(2-ヒドロキシエチル)キヌクリジン、8-メチル-1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセニウム、5-メチル-1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]-5-ノネニウム、8-エチル-1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセニウム、5-エチル-1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]-5-ノネニウム
 Xにおけるアニオンは、無機アニオン、有機アニオンのいずれでも構わない。
 無機アニオンとしては、ハロゲンイオン(F、Cl、Br、I)、スルホン酸アニオン(HSO 、SO 2-)、リン酸アニオン〔P(=O)(OH)(O)、P(=O)(OH)(O、P(=O)(O〕、ホスホン酸アニオン〔HP(=O)(OH)(O)、HP(=O)(O〕、テトラフルオロボレート(PF )、BF 、AsF 、SbF6-、ClO 、AlF 、AlCl 、TaF 、NbF 、SiF 、CN、F(HF)n(nは1~4の整数)が挙げられる。
 有機アニオンとしては、有機のカルボン酸アニオン、有機のスルホン酸アニオン、有機のリン酸アニオン、有機のホスホン酸アニオン、ジシアナミドイオン〔N(CN)〕、有機のイミドイオン、有機のメチドアニオン、有機のリンアニオン、有機ホウ素アニオンが挙げられる。
 有機のカルボン酸もしくはスルホン酸アニオンは、脂肪族のカルボン酸もしくはスルホン酸アニオン、芳香族のカルボン酸もしくはスルホン酸アニオン、ヘテロ環のカルボン酸もしくはスルホン酸アニオンのいずれでも構わない。また、ジカルボン酸もしくはジスルホン酸などの多価カルボン酸もしくはスルホン酸のアニオン(多価アニオン)でも構わない。
 有機のカルボン酸アニオンの好ましいアニオンは、下記一般式(A)で表される。
 また、有機のスルホン酸アニオンの好ましいアニオンは、下記一般式(B)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 一般式(A1)、(A2)において、Rbは水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基またはヘテロ環基を示し、Rcはアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基またはヘテロ環基を示す。
 RbおよびRcにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基およびヘテロ環基は、Raにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基およびヘテロ環基と同義である。また、これらのアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基およびヘテロ環基は置換基を有してもよく、このような置換基としては、Raで挙げた置換基が挙げられる。
 有機のカルボン酸アニオンとしては、例えば、ギ酸アニオン、酢酸アニオン、プロピオン酸アニオン、酪酸アニオン、イソ酪酸アニオン、吉草酸アニオン、イソ吉草酸アニオン、ピバル酸アニオン、ラウリン酸アニオン、ミリスチン酸アニオン、パルミチン酸アニオン、ステアリン酸アニオン、トリフルオロ酢酸アニオン、トリクロロ酢酸アニオン、アミノ酸のアニオン(例えば、グリシン、グルタミン、グルタミン酸、アルギニン、アルギニン酸、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、プロリン、セリン、チロシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン、スレオニン、リジンの各アニオン)、アクリル酸アニオン、メタクリル酸アニオン、クロトン酸アニオン、イソクロトン酸アニオン、オレイン酸アニオン、桂皮酸アニオン、シクロプロパンカルボン酸アニオン、シクロペンタンカルボン酸アニオン、シクロヘキサンカルボン酸アニオン、安息香酸アニオン、トルイル酸アニオン、ナフタレンカルボン酸アニオン、ニコチン酸アニオン、イソニコチン酸アニオン、フル酸アニオン、テン酸アニオン、シュウ酸モノもしくはジアニオン、マロン酸モノもしくはジアニオン、コハク酸モノもしくはジアニオン、グルタル酸モノもしくはジアニオン、アジピン酸モノもしくはジアニオン、ピメリン酸モノもしくはジアニオン、スベリン酸モノもしくはジアニオン、アゼライン酸モノもしくはジアニオン、セバシン酸モノもしくはジアニオン、マレイン酸モノもしくはジアニオン、フマル酸モノもしくはジアニオン、シトラコン酸モノもしくはジアニオン、メサコン酸モノもしくはジアニオン、フタル酸モノもしくはジアニオン、テレフタル酸モノもしくはジアニオン、イソフタル酸モノもしくはジアニオン、カンファー酸モノもしくはジアニオン、1,4-ナフタレンジカルボン酸モノもしくはジアニオン、トリメリット酸モノ、ジもしくはトリアニオン、ピロメリット酸モノ~テトラアニオン、メリット酸モノ~ヘキサアニオンが挙げられる。
 有機のスルホン酸アニオンとしては、例えば、メタンスルホン酸アニオン、エタンスルホン酸アニオン、プロパンスルホン酸アニオン、オクタンスルホン酸アニオン、2-エチルヘキサンスルホン酸アニオン、シクロヘキサンスルホン酸アニオン、ベンゼンスルホン酸アニオン、トルエンスルホン酸アニオン、ナフタレンスルホン酸アニオン、4,6-ジスルホ-1-ナフタレンスルホン酸モノ、ジもしくはトリアニオン、o-スルホベンゼンカルボン酸モノもしくはジアニオンが挙げられる。
 有機のリン酸もしくはホスホン酸アニオンは、下記一般式(A3)で表されるアニオンが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 一般式(A3)において、Rdは水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を示し、Yは、-Oまたは-OReを示す。ここで、Reは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基またはヘテロ環基を示す。
 Rdにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基およびアリールオキシ基は、Raにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基およびアリールオキシ基と同義であり、Reにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基およびヘテロ環基は、Raにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基およびヘテロ環基と同義である。
 有機のリン酸もしくはホスホン酸アニオンは、メチルホスホン酸モノもしくはジアニオン、エチルホスホン酸モノもしくはジアニオン、プロピルホスホン酸モノもしくはジアニオン、ヘプチルホスホン酸モノもしくはジアニオン、ヘキシルホスホン酸モノもしくはジアニオン、デシルホスホン酸モノもしくはジアニオン、オクチルホスホン酸モノもしくはジアニオン、ビニルホスホン酸モノもしくはジアニオン、アミノメチルホスホン酸モノもしくはジアニオン、フェニルホスホン酸モノもしくはジアニオン、メチレンジホスホン酸モノ~テトラアニオン、ニトリロトリス(メチレンホスホン酸モノ~ヘキサアニオン)、1,4-フェニレンジホスホン酸モノ~テトラアニオン、4-ホスホノ酪酸モノ、ジもしくはトリアニオン、p-キシレンジホスホン酸モノ~テトラアニオン、モノエチルホスフェートモノもしくはジアニオン、ジエチルホスフェートアニオン、ジブチルホスフェートアニオン、ジデシルホスフェートアニオン、ジフェニルホスフェートアニオン、フェニルホスフェートモノもしくはジアニオンが挙げられる。
 有機のイミドイオン、有機のメチドアニオン、有機のリンアニオンおよび有機ホウ素アニオンは、それぞれ下記一般式(A4)~(A7)で表されるアニオンが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 一般式(A4)~(A7)において、Rf~Rfはフッ素原子が置換したアルキル基またはフッ素原子が置換したアリール基を示し、2つのRf、3つのRfおよび3つのRfは、それぞれにおいて、同一でも異なってもよい。Rg~Rgは各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基またはアリール基を示す。
 Rf~Rfにおけるフッ素原子が置換したアルキル基の炭素数は、1~20が好ましく、1~12がより好ましく、1~8がさらに好ましく、1または2が特に好ましい。
 フッ素原子が置換したアルキル基は、フッ素原子が少なくとも1つ置換したアルキル基であるが、パーフルオロアルキル基が好ましい。
 フッ素原子が置換したアルキル基としては、例えば、パーフルオロメチル、パーフルオロエチル、パーフルオロプロピル、パーフルオロブチル、パーフルオロペンチル、パーフルオロヘキシル、パーフルオロオクチル、パーフルオロ2-エチルヘキシル、ジフルオロメチル、2,2,2-トリフルオロエチル、1,1-ジフルオロエチル、1,1,2-トリフルオロエチル、1,1,2,2-テトラフルオロエチル、パーフルオロベンジルが挙げられる。
 Rf~Rfにおけるフッ素原子が置換したアリール基の炭素数は、6~20が好ましく、6~12がより好ましく、6~10がさらに好ましく、6~8が特に好ましい。
 フッ素原子が置換したアリール基は、フッ素原子が少なくとも1つ置換したアリール基であるが、パーフルオロアリール基が好ましい。
 フッ素原子が置換したアリール基としては、例えば、パーフルオロフェニル、パーフルオロトリル、2,6-ジクロロ-3,4,5-トリフルオロフェニルが挙げられる。
 Rg~Rgにおけるアルキル基、シクロアルキル基およびアリール基は、Raにおけるアルキル基、シクロアルキル基およびアリール基と同義である。
 Rg~Rgは、アルキル基またはアリール基が好ましく、炭素数1~8のアルキル基、炭素数6~16のアリール基が好ましい。なお、アリール基は、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
 ここで、上記の有機ホウ素アニオンとしては、例えば、以下のアニオンが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 Xは、ハロゲンイオン、カルボン酸アニオン、スルホン酸アニオン、リン酸アニオン、ホスホン酸アニオン、ジシアナミドイオン、一般式(A4)で表されるアニオンが好ましく、ハロゲンイオン、カルボン酸アニオン、スルホン酸アニオン、リン酸アニオン、ホスホン酸アニオン、ジシアナミドイオンまたはビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオンがより好ましく、ハロゲンイオン、カルボン酸アニオンが特に好ましく、カルボン酸アニオンが最も好ましい。
 イオン化合物は、上記一般式(1)または(2)で表される化合物以外に、第四級ホスホニウム塩が挙げられ、本発明でも好ましい。
 第四級ホスホニウム塩の第四級ホスホニウムとしては、テトラメチルホスホニウム、テトラエチルホスホニウム、テトラブチルホスホニウム、トリエチルメチルホスホニウム、メチルトリブチルホスホニウム、ジメチルジエチルホスホニウムが挙げられる。アニオンは上記Xが好ましい。
 一般式(1)または(2)で表される化合物は、下記一般式(1a)、(1b)、(2a)~(2c)のいずれかで表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 一般式(1a)、(1b)、(2a)~(2c)において、R、RおよびXは、前記一般式(1)または(2)におけるR、RおよびXと同義であり、好ましい範囲も同じである。R11およびR12は各々独立に置換基を示す。n11は0~3の整数であり、n12は0~5の整数である。ここで、R11が2以上のとき、複数のR11は互いに同一でも異なってもよい。また、少なくとも2つのR11が互いに結合して環を形成してもよい。
 R13~R15は各々独立に、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基またはヘテロ環基を示す。ただし、R、R13~R15の少なくとも2つが互いに結合して環を形成することはない。R21はRと同義であり、好ましい範囲も同じである。Zは単結合、メチレン基、-C(=O)-、-O-、-S-、-S(=O)-、-SO-、-N(Rα1)-または-N(Rα1)(Rα2)-を示し、Rα1は水素原子または置換基を示し、Rα2は置換基を示す。ここで、Rα1とRα2が互いに結合して環を形成してもよい。
 R11およびR12における置換基はRaと同義である。Rは一般式(1)におけるRと同義であり、好ましい範囲も同じである。Rは一般式(2)におけるRと同義であり、好ましい範囲も同じである。
 R13~R15は、一般式(2)において、2つ以上が互いに結合して環を形成することがない以外は、一般式(2)におけるR~Rと同義であり、好ましい範囲も同じである。
 Rα1における置換基は、Raで挙げた置換基が挙げられ、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アシル基、スルホニル基が好ましく、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロ環基がより好ましく、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基がさらに好ましい。
 Rα2における置換基は、Rα1における置換基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
 少なくとも2つのR11が互いに結合して形成する環は、5または6員環が好ましく、ベンゼン環、ヘテロ環がより好ましく、ベンゼン環、ヘテロ芳香環がさらに好ましく、ベンゼン環が特に好ましい。
 Rα1とRα2が互いに結合して形成する環は、5または6員環が好ましく、含窒素飽和環がより好ましく、ピロリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、チオモルホリン環がさらに好ましい。
 R11およびR12はアルキル基が好ましく、R13~R15、RおよびR21は、アルキル基、アリール基が好ましく、アルキル基がより好ましい。
 また、RとR12は互いに、炭素数が異なるアルキル基が好ましい。
 本発明では、一般式(1a)、(1b)、(2a)~(2c)で表される化合物のうち、一般式(1a)、(1b)または(2a)で表される化合物が好ましく、一般式(1a)または(2a)で表される化合物がより好ましく、一般式(1a)で表される化合物がさらに好ましい。
 本発明で使用するイオン化合物としては、以下のイオン液体が挙げられる。
 例えば、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムアセテート、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムクロリド、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムブロミド、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムジシアンアミド、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1-オクチル-3-メチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1-プロピル-2,3-ジメチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1-ブチル-2,3-ジメチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド、1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウム トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド、1-オクチル-3-メチルイミダゾリウム トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド、1-プロピル-2,3-ジメチルイミダゾリウム トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド、1-ブチル-2,3-ジメチルイミダゾリウム トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド、N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウム トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド、
1-エチル-3-メチルイミダゾリウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、1-オクチル-3-メチルイミダゾリウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、1-プロピル-2,3-ジメチルイミダゾリウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、1-ブチル-2,3-ジメチルイミダゾリウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム ヘキサフルオロホスフェート、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム ヘキサフルオロホスフェート、1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウム ヘキサフルオロホスフェート、1-オクチル-3-メチルイミダゾリウム ヘキサフルオロホスフェート、1-プロピル-2,3-ジメチルイミダゾリウム ヘキサフルオロホスフェート、1-ブチル-2,3-ジメチルイミダゾリウム ヘキサフルオロホスフェート、N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウム ヘキサフ
ルオロホスフェート、
1-エチル-3-メチルイミダゾリウム ブチルトリフェニルボレート、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム ブチルトリス(4-t-ブチルフェニル)ボレート、1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウム ブチルトリス(1-ナフチル)ボレート、1-オクチル-3-メチルイミダゾリウム ブチルトリス(4-メチルナフタレン-1-イル)ボレート、1-プロピル-2,3-ジメチルイミダゾリウム ブチルトリフェニルボレート、1-ブチル-2,3-ジメチルイミダゾリウム ヘキシルトリス(4-t-ブチルフェニル)ボレート、N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウム 2-エチルヘキシルトリフェニルボレート、
1-ブチルピリジニウム ヘキサフルオロホスフェート、1-ヘキシルピリジニウム ヘキサフルオロホスフェート、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、1-シアノメチル-3-メチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、N-ヘキシル-4-ジメチルアミノピリジニウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1-(2-ヒドロキシエチル)-3-メチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、N-(3-ヒドロキシプロピル)ピリジニウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、N-エチル-N,N-ジメチル-2-メトキシエチルアンモニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、1-(2-ヒドロキシエチル)-3-メチルイミダゾリウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、N-(3-ヒドロキシプロピル)ピリジニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、N-(メトキシエチル)-N-メチルモルフォリウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、1-(2-メトキシエチル)-1-メチルーピロリジニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、1-(メトキシエチル)-1-メチルピペリジニウム トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、1-(メトキシエチル)-1-メチルピペリジニウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、N-(メトキシエチル)-1-メチルピロリジニウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、N-(メトキシエチル)-N-メチルモルフォリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドが挙げる。
 なお、イオン液体を含むイオン化合物は市販されているものを使用することもできる。
 このような化合物としては、以下のイオン液体が挙げられる。
1)非水混和性のイオン液体
 1-エチル-3-メチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1-プロピル-2,3-ジメチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1-プロピル-2,3-ジメチルイミダゾリウム トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド〔以上、Covalent Associates Incより市販〕、N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1-オクチル-3-メチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1-エチル-2,3-ジメチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1-ブチル-2,3-ジメチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、〔以上、関東化学(株)より市販〕
2)水混和性のイオン液体
 N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウム テトラフルオロボレート、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム アセテート〔以上、関東化学(株)より市販〕、沃化1-メチル-3-プロピルイミダゾリウム〔東京化成工業(株)より市販〕、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム トリフルオロアセテート〔メルク(株)より市販〕
 イオン化合物は、1種類でも、2種以上併用してもよい。
 本発明では、イオン化合物の含有量は、セルロースに対して、質量比で0.001倍以上1.000倍未満であり、0.01倍以上1.000倍未満が好ましく、0.01~0.8倍がより好ましく、0.01~0.8倍がさらに好ましく、0.05~0.7倍が特に好ましい。
 イオン化合物は、アニオン成分とカチオン成分からなる塩であり、セルロース分子との高い親和性から、イオン物質が液体の状態である場合には、セルロースを完全に溶解するほどの溶液特性を示すものも存在する。
 イオン化合物とセルロース分子との相互作用は、例えば、Green Chem.,2015,17,694-714で報告されているように、セルロース分子が有する水酸基(ヒドロキシ基)にイオン化合物が作用し、セルロース分子の水酸基同士によって形成される水素結合を切って、セルロース分子間に入り込むという機構により、イオン化合物への溶解が起こるものと提唱されている。
 このため、イオン化合物の含有量は、セルロースに対して1.000倍以上の場合、セルロース内の結晶が溶解し、結果的に弾性率の低下を引き起こす。
 逆に、イオン化合物の含有量がセルロースに対して0.001倍未満の場合、強固なセルロース分子間の水素結合の大部分が残ったままとなるので弾性率の低下は起きないが、加工機内のせん断応力だけではセルロースの微細化を起こすことができない。
 このように、加工機内でセルロースを微細化することと、微細化されたセルロースにおいては、セルロース分子間の強固な水素結合を形成していることで得られる機械特性の向上とを両立させることが重要となる。
<その他の添加物>
 本発明の熱可塑性樹脂組成物には、上記以外に、酸化防止剤、光安定剤、ラジカル捕捉剤、紫外線吸収剤、着色剤(染料、有機顔料、無機顔料)、充填剤、滑剤、可塑剤、アクリル加工助剤等の加工助剤、発泡剤、パラフィンワックス等の潤滑剤、表面処理剤、結晶核剤、離型剤、加水分解防止剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、防曇剤、防徽剤、イオントラップ剤、難燃剤、難燃助剤等の他の添加成分を、上記目的を損なわない範囲で適宜含有することができる。
 酸化防止剤、劣化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、ヒドロキシルアミン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤が挙げられ、フェノール系ではオルト位にt-アルキル基を有するヒンダードフェノール系化合物が好ましい。
 フェノール系酸化防止剤としては、例えば、テトラキス[メチレン-3(3’,5’-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、オクタデシル-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、3,9-ビス[2-{3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ}-1,1-ジメチルエチル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5・5]ウンデカン、トリエチレングリコール-N-ビス-3-(3-t-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、1,6-ヘキサンジオールビス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,2-チオビス-ジエチレンビス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]であり、さらに好ましくは、3,9-ビス[2-{3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ}-1,1-ジメチルエチル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5・5]ウンデカン、ラウリル-3,5-t-ブチル-4-ヒドロキシベンゾエート、パルミチル-3,5-t-ブチル-4-ヒドロキシベンゾエート、ステアリル-3,5-t-ブチル-4-ヒドロキシベンゾエート、ベヘニル-3,5-t-ブチル-4-ヒドロキシベンゾエート、2,4-ジ-t-ブチル-フェニル-3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンゾエート、トコフェロール類等が挙げられる。
 リン系酸化防止剤としては、例えば、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4-ジ-t-ブチル-6-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4-ジクミルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、テトラキス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)-4,4’-ジフェニレンジホスホナイト、2,2’-メチレンビス(4,6-ジ-t-ブチルフェニル)2-エチルヘキシルホスファイト、2,2’-エチリデンビス(4,6-ジ-t-ブチルフェニル)フルオロホスファイト、ビス(2,4-ジ-t-ブチル-6-メチルフェニル) エチルホスファイト、2-(2,4,6-トリ-t-ブチルフェニル)-5-エチル-5-ブチル-1,3,2-オキサホスホリナン、2,2’,2’-ニトリロ[トリエチル-トリス(3,3’,5,5’-テトラ-t-ブチル-1,1’-ビフェニル-2,2’-ジイル) ホスファイト、2,4,8,10-テトラ-t-ブチル-6-[3-(3-メチル-4-ヒドロキシ-5-t-ブチルフェニル)プロポキシ]ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン等が挙げられる。
 イオウ系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル3,3’-チオジプロピオネート、トリデシル3,3’-チオジプロピオネート、ジミリスチル 3,3’-チオジプロピオネート、ジステアリル3,3’-チオジプロピオネート、ラウリルステアリル 3,3’-チオジプロピオネート、ネオペンタンテトライルテトラキス(3-ラウリルチオプロピオネート)、ビス[2-メチル-4-(3-n-アルキル(炭素原子数12~14のアルキル)チオプロピオニルオキシ)-5-t-ブチルフェニル]スルフィド等が挙げられる。
 光安定剤としては、分子量が1000以上のヒンダードアミン光安定剤(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン骨格を分子内に有する光安定剤)が挙げられる。
 紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、サリチレート系化合物、シアノアクリルレート系化合物、ニッケル系化合物が挙げられる。
 着色剤としては、例えば、カーボンブラック、無機顔料、有機顔料が挙げられる。例えば、カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、ランプブラック等が挙げられる。無機顔料としては、例えば、鉄黒、弁柄、酸化チタン、カドミウムレッド、カドミウムイエロー、群青、コバルトブルー、チタンイエロー、鉛丹、鉛黄、紺青等が挙げられる。有機顔料としては、例えば、キナクリドン、ポリアゾイエロー、アンスラキノンイエロー、ポリアゾレッド、アゾレーキイエロー、ペリレン、フタロシアニングリーン、フタロシアニンブルー、イソインドリノンイエロー等が挙げられる。これらの着色剤は単独でも、2種類以上を併用してもよい。
 充填剤としては、シリカ、ヒドロキシアパタイト、アルミナ、チタニア、ベーマイト、タルク、または炭酸カルシウムなどの金属化合物などが好ましく挙げられる。
<<熱可塑性樹脂組成物の製造方法>>
 本発明では、セルロースとイオン化合物を熱可塑性合成樹脂中で、セルロースの微細化を行う。
 熱可塑性樹脂組成物を製造するに際し、熱可塑性合成樹脂、セルロースおよびイオン化合物をそれぞれ配合して、熱可塑性合成樹脂100質量部に対し、セルロースの含有量を1~100質量部、イオン化合物の含有量を、セルロースの0.001倍以上1.000倍未満としてもよい。
 本発明では、セルロースの微細化を行うためのイオン化合物の添加方法は特に限定されるものではないが、例えば、イオン液体を予めセルロースに含浸させる方法、または熱可塑性合成樹脂とセルロースと混練する時にイオン化合物を添加する方法が挙げられる。
 セルロースおよびイオン化合物の混合物、すなわち、セルロース組成物を調製し、このセルロース組成物と熱可塑性合成樹脂を配合することが好ましい。
 このため、イオン化合物の含有量が、0.1質量%以上50質量%未満であるセルロース組成物を調製する工程を行う。
 本発明では、セルロース組成物の配合量、または、セルロースとイオン化合物の合計配合量は、熱可塑性合成樹脂100質量部に対し、セルロースの含有量が1~100質量部となるように行う。
 ここで、イオン化合物、例えば、ハロゲンアニオン(特に塩素アニオン)の場合は、保管状態によっては吸湿して液状になることがある。このような場合は、真空乾燥によって水を飛ばし、常温で固体状になったものを使用することが好ましい。
 セルロースは、分子内の水酸基による水素結合で、分子間結合力が強固である。
 イオン化合物は、セルロース分子間の水素結合を切断すると考えられる。しかも、イオン化合物の構成要素の中のアニオン成分が直接的に、セルロース分子が有する水酸基の水素原子に作用すると考えられているため、セルロースの溶解能に対してアニオン成分の構造が大きな影響を及ぼすものと推測される。
 セルロース自体は、上記のように、分子間結合力が強固であるため、加工機でのせん断応力だけでは微細化を進めることができない。このため、イオン化合物が部分的にセルロース分子間結合力を弱めることで、微細化を進めることが可能となる。
 本発明では、熱可塑性合成樹脂とセルロース組成物またはセルロースおよびイオン化合物をそれぞれ配合し、混練加工する工程を行い、この工程で、セルロースを微細化する。
 この混練加工工程は、押出し、射出などにより加工、成形する段階で、加工機内で混練することが好ましい。
 混練温度は、少なくともイオン化合物の融点以上であり、セルロースの熱分解が少ない温度を上限とすることが望ましい。従って、イオン化合物の種類により下限温度は変化するが、上限温度は300℃以下が好ましく、250℃以下がより好ましく、230℃以下がさらに好ましい。
 混練における撹拌は、スクリュー軸方向に適宜ニーディングディスクを配置するなどして、十分な混練性を確保可能なスクリュー構成を組み、かつ必要な生産量を得ることが可能なスクリュー回転数(通常は100~300rpm程度の範囲)で混練することが好ましい。
 混練加工する装置としては、同方向二軸スクリュー方式の装置が好ましく、例えば、二軸押出機〔(株)テクノベル製 KZW15TW-45MG-NH〕が挙げられる。
 ただし、同方向二軸押出機に限られることはなく、単軸押出機や、異方向二軸押出機、3軸以上の多軸押出機、バッチ式混練機(ニーダー、バンバリー等)など、充分な混練性が得られ、本発明と同様の効果が得られるのであれば、どのような方式でも構わない。
<<セルロース強化樹脂成形品およびその製造方法>>
 本発明のセルロース強化樹脂もしくはセルロース強化樹脂成形品は、熱可塑性合成樹脂、セルロースおよびイオン化合物を含有し、該熱可塑性合成樹脂100質量部に対し、セルロースの含有量が1~100質量部であり、イオン化合物の含有量は、該セルロースの0.001倍以上1.000倍未満である。
 本発明のセルロース強化樹脂もしくはセルロース強化樹脂成形品は、本発明の熱可塑性樹脂組成物、特に、本発明の上記熱可塑性樹脂組成物の製造方法で製造された熱可塑性樹脂組成物を使用して成形する。
 本発明の熱可塑性樹脂組成物もしくはセルロース強化樹脂で形成される成形品の用途としては、例えば、自動車、二輪車などの車両用材料、ロボットアームの構造部材、アミューズメント用ロボット部品、義肢部材、家電材料、OA機器筐体、建材部材、排水設備、トイレタリー材料、各種タンク、コンテナー、シート、玩具、スポーツ用品等が挙げられる。
 車両用材料としては、例えば、ドアートリム、ピラー、インストルメンタルパネル、コンソール、ロッカーパネル、アームレスト、ドアーインナーパネル、スペアタイヤカバー、ドアノブ等の内装部品や、バンパー、スポイラー、フェンダー、サイドステップ、ドア・アウターパネル等の外装部品、その他エアインテークダクト、クーラントリザーブタンク、ラジエターリザーブタンク、ウインドウ・ウオッシャータンク、フェンダーライナー、ファン等の部品、また、フロント・エンドパネル等の一体成形部品等が挙げられる。
 以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
 使用した素材を以下に示す。
<使用素材>
(1)熱可塑性合成樹脂
・熱可塑性合成樹脂A:高密度ポリエチレン〔MFR=5g/10分(190℃/2.16kg)、密度=0.953g/cm
・熱可塑性合成樹脂B:エチレン-プロピレン共重合体〔エチレン含有率16質量%、MFR(190℃/2.16kg)=1.4g/10分、密度=0.862g/cm
・熱可塑性合成樹脂C:エチレン-オクテン共重合体〔MFR=1.0g/10分(190℃/2.16kg)、密度=0.870g/cm
(2)セルロース
・セルロースA:KCフロックW-200〔商品名 日本製紙(株)製、平均粒径約32μmの粉末状セルロース〕
・セルロースB:LIGNOCEL C-120〔商品名 J・レッテンマイヤー・アンド・サンズ社製、粒径70~150μm〕
(3)イオン化合物
・イオン化合物A:1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムアセテート(融点:-20℃以下)
・イオン化合物B:1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムクロリド(融点:~70℃)
・イオン化合物C:1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムジシアンアミド(融点:-6℃)
実施例1
 以下の工程で、セルロース強化熱可塑性樹脂を作製した。
1)セルロース組成物の調製工程
 アセトン溶媒に90質量部のセルロースAを分散し、10質量部のイオン化合物Aを混合した後、数時間ごとにかき混ぜつつ、蓋をした容器内に12時間以上放置した。
 その後、容器の蓋を開け、アセトン溶媒を乾燥させ、アセトン溶媒がほぼ飛びきった後、水分乾燥のため、さらに80℃の恒温槽内に12時間以上保存した。
2)セルロース組成物と熱可塑性合成樹脂との混練工程(セルロース強化熱可塑性樹脂組成物の製造)
 二軸押出機〔(株)テクノベル製 KZW15TW-45MG-NH〕に、熱可塑性合成樹脂Bを、出口温度150℃、300g/時間の速度でフィードしつつ、2台目のフィーダーにより、上記で調製したセルロース組成物を300g/時間の速度でフィードし、押出しを行い、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物を製造した。この時、スクリュー回転数は100rpmとした。
 この押出しの過程で、熱可塑性合成樹脂BとセルロースAが混練され、セルロースが分散されることで、セルロース繊維が微細化される。また、下記3)の調製工程でもその微細化がさらに進行するものと思われる。なお、仮に、この2)の混練工程で、微細化が不十分であっても下記3)の調製工程を行うことで微細化できる。
3)熱可塑性合成樹脂Aを含むセルロース強化熱可塑性樹脂組成物の調製工程
 上記の押出しで微細化されたセルロース繊維が熱可塑性合成樹脂Bに分散されたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物と、熱可塑性合成樹脂Aを、質量比で、熱可塑性合成樹脂A:熱可塑性合成樹脂Bが、78:22となるようにドライブレンドし、二軸押出機〔(株)テクノベル製 KZW15TW-45MG-NH〕にて、2種類の熱可塑性合成樹脂を含むセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を調製し、製造した。この時、二軸押出機の出口温度を190℃とし、1000g/時間の速度でフィードしつつ、セルロース強化熱可塑性樹脂組成物を調整した。このとき、スクリュー回転数は100rpmとした。
 この調製工程でも、セルロース繊維の微細化が、さらに進行しているものと思われる。
実施例2
 実施例1の3)の工程を行わないで、2)で得られた1種類の熱可塑性合成樹脂を含むセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を製造した。
実施例3
 実施例1の1)の工程において、セルロースA99.9質量部に対しイオン化合物Aを0.1質量部配合したこと、および、2)の工程において、熱可塑性合成樹脂Bの代わりに、熱可塑性合成樹脂AとBを質量比で499:1となるように混合した樹脂を使用した以外は、実施例2と同様にして、2種類の熱可塑性合成樹脂を含むセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を調製し、製造した。
実施例4
 実施例1の1)の工程において、セルロースA50.1質量部に対しイオン化合物Aを49.9質量部配合したこと以外は実施例2と同様にして、1種類の熱可塑性合成樹脂を含むセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を製造した。
実施例5
 実施例1の3)の工程において、熱可塑性合成樹脂Aを、質量比で、熱可塑性合成樹脂A:熱可塑性合成樹脂Bが、98:2となるようにドライブレンドした以外は実施例1と同様にして、2種類の熱可塑性合成樹脂を含むセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を製造した。
実施例6
 実施例1の1)の工程において、イオン化合物の種類をイオン化合物Bに変更した以外は実施例1と同様にして、2種類の熱可塑性合成樹脂を含むセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を製造した。
実施例7
 実施例1の1)の工程において、イオン化合物の種類をイオン化合物Cに変更した以外は実施例1と同様にして、2種類の熱可塑性合成樹脂を含むセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を製造した。
実施例8
 実施例1の2)の工程において、熱可塑性合成樹脂A100質量部に対してセルロース組成物を11質量部配合したこと、および、3)の工程を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にして、1種類の熱可塑性合成樹脂を含むセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を製造した。
実施例9
 実施例1の1)の工程において、セルロースの種類をセルロースBに変更した以外は実施例8と同様にして、1種類の熱可塑性合成樹脂を含むセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を製造した。
実施例10
 実施例1の2)の工程において、熱可塑性合成樹脂Bの代わりに、熱可塑性合成樹脂Cを、熱可塑性合成樹脂C:セルロース組成物の質量比が90:100であったこと、および実施例1の3)の工程において、熱可塑性合成樹脂Cに分散されたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物と、熱可塑性合成樹脂Aを、質量比で、熱可塑性合成樹脂A:熱可塑性合成樹脂Cに分散されたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物が260:190となるようにドライブレンドした以外は実施例1と同様にして、2種類の熱可塑性合成樹脂を含むセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を製造した。
実施例11
 実施例1の1)の工程において、セルロースA70質量部に対しイオン化合物Aを30質量部配合したこと、実施例1の2)の工程において、熱可塑性合成樹脂C:セルロース組成物の質量比が70:100であったこと、および実施例1の3)の工程において、熱可塑性合成樹脂Cに分散されたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物と、熱可塑性合成樹脂Aを、質量比で、熱可塑性合成樹脂A:熱可塑性合成樹脂Cに分散されたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物が180:170となるようにドライブレンドした以外は実施例10と同様にして、2種類の熱可塑性合成樹脂を含むセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を製造した。
実施例12
 実施例1の1)の工程において、セルロースA50.1質量部に対しイオン化合物Aを49.9質量部配合したこと、実施例1の2)の工程において、熱可塑性合成樹脂C:セルロース組成物の質量比が50:100であったこと、および実施例1の3)の工程において、熱可塑性合成樹脂Cに分散されたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物と、熱可塑性合成樹脂Aを、質量比で、熱可塑性合成樹脂A:熱可塑性合成樹脂Cに分散されたセルロース強化熱可塑性樹脂組成物が100:150となるようにドライブレンドした以外は実施例10と同様にして、2種類の熱可塑性合成樹脂を含むセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を製造した。
比較例1
 実施例1の1)の工程において、セルロースA30質量部に対して、イオン化合物Aを70質量部配合した。この場合、粉末セルロースが溶解し、部分的にアセトン溶媒内にセルロースが再結晶化したり、乾燥後に高粘度の液状になったセルロース溶解物がまとわりつくなどハンドリング性に支障をきたしたため、2)の工程では二軸押出機ではなく、ラボプラストミル〔(株)東洋精機製作所製 混練・押出成形評価試験装置 ラボプラストミル・マイクロ〕を使用し、得られた組成物をペレタイズして熱可塑性樹脂組成物を調製し、製造した。
 また、3)の工程では、熱可塑性合成樹脂Aを、質量比で、熱可塑性合成樹脂A:熱可塑性合成樹脂Bが、50:50となるようにドライブレンドしたこと以外は、実施例1の3)の工程と同様にして2種類の熱可塑性合成樹脂を含むセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を製造した。
比較例2
 実施例1の2)の工程において、熱可塑性合成樹脂Bに代えて熱可塑性合成樹脂Aを使用し、熱可塑性合成樹脂A100質量部に対して、セルロース組成物112質量部の割合で配合したこと以外は実施例2と同様にして、1種類の熱可塑性合成樹脂を含むセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を調製し、製造した。
比較例3
 実施例1の1)の工程を行わず、セルロース組成物の代わりにセルロースAそのものを使用し、実施例1の2)の工程で、熱可塑性合成樹脂A100質量部に対して、セルロースA11.1質量部を配合し、二軸押出機〔(株)テクノベル製 KZW15TW-45MG-NH〕で押出しすることで、1種類の熱可塑性合成樹脂を含むセルロース強化熱可塑性樹脂組成物を調製し、製造した。
 上記のようにして調製、製造された各セルロース強化熱可塑性樹脂組成物に存在するセルロース繊維の短辺長および凝集体の面積を以下のようにして測定した。
(セルロース繊維の短辺長の測定)
 各セルロース強化熱可塑性樹脂組成物について、液体窒素の中に浸漬し、脆化温度以下の状態で外力を加えて破壊し、破断面を露出させた。
 この破断面に対し、電子顕微鏡による反射電子像を観察し、セルロース繊維の短辺長を測定した。
 セルロース繊維200個をランダムに数えた中で、2μm以下の個数の存在比率も求めた。
 この比率が15%以上である場合、セルロース繊維が微細化されたことを示し、これにより、弾性率が向上し、熱可塑性樹脂の強化効率が高いことを意味する。
(セルロース凝集体の面積測定)
 各セルロース強化熱可塑性樹脂組成物を、160℃で5分間予熱、20MPaの圧力下で、5分間加圧の条件でプレス成形し、厚み約0.1mmのシートを作製した。こうして作製したシートを、(株)ニコン製 工業用顕微鏡「ECLIPSE LV100ND」により倍率50倍で撮影を行った。撮影した画像中に、0~80の輝度でカウントされた部分をセルロースの凝集体とした。
 視野の面積が1.3mm×1.7mmであり、その視野をn1とし、ランダムに9ヶ所を観察した。得られた0~80の輝度でカウントされた部分を(株)ニコン製「NIS-Elemenets D」で画像解析することでセルロース凝集体の面積を算出した。
 算出した9ヶ所のセルロース凝集体の面積がいずれも20000μm未満の場合が目標の合格レベルであり、いずれかが20000μm以上の場合が不合格レベルである。
 表1および2には、9ヶ所のセルロース凝集体のうち、最大面積と最小面積を、それぞれ「最大値」、「最小値」として記載した。
 セルロース凝集体の面積がいずれも20000μm未満であることは、セルロース繊維が微細化されても凝集することなく微細化されていることを示し、セルロース繊維の短辺長に加えて弾性率がさらに向上し、熱可塑性樹脂の強化効率が高いことを意味する。
(射出成形品の外観)
 各セルロース強化熱可塑性樹脂組成物を用いて、射出成形し、曲げ試験片(厚み4mm×長さ80mm)を作製した。なお、射出条件は、一般的に適切とされる成形条件で実施した。作製した射出成形品を目視にて観察し、セルロース繊維の凝集体の有無によりセルロース分散の均一性を評価した。
(熱可塑性樹脂組成物に含まれるセルロースの見かけの弾性率の測定)
 製造された各セルロース強化熱可塑性樹脂組成物において、各セルロース強化熱可塑性樹脂組成物に含まれるセルロースの見かけの弾性率を以下のようにして測定した。
 製造した各セルロース強化熱可塑性樹脂組成物を用いて、射出成形し、曲げ試験片(厚み4mm×長さ80mm)を作製した。なお、射出条件は、一般的に適切とされる成形条件で実施した。曲げ弾性率は、JIS K 7171に従い算出した。密度は、JIS K 7112に準拠した。ただし、測定溶媒は水ではなくエタノールを使用した。得られた密度から、合成樹脂およびセルロースの各成分について体積分率を算出した。なお、合成樹脂のみの密度および弾性率は、別途JIS K 7112およびJIS K 7171にて算出した。セルロースの見かけの弾性率Efは、下記式(2.1)を変形した式(2.2)から求めた。
 なお、Emは、複合則に基づく下記式(4.1)から式(4.2)であるとして求めた。
 得られた結果のうち、代表して実施例8および比較例3での結果を、下記表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 ここで、Ecは複合材料である曲げ試験片のヤング率(弾性率)であり、Emは母材である熱可塑性合成樹脂のヤング率(弾性率)であり、Efは繊維であるセルロースのヤング率(弾性率)である。
 Vmは母材である熱可塑性合成樹脂の体積率であり、Vfは繊維であるセルロースの体積率である。これらの体積率は、密度から求められる。
 Epは成分pのヤング率(弾性率)であり、Vpは成分pの体積率であり、密度から求める。なお、成分は1~n存在し、nは存在する成分数の最大値である。
 得られた結果を、まとめて下記表1~3に示す。
 ここで、表中の熱可塑性合成樹脂とセルロース組成物は質量部であり、「-」は未使用、すなわち0質量部であることを示す。また、セルロース組成物の内訳である、セルロースとイオン化合物は、これらの質量部の割合を示す。「-」は上記と同様に未使用、すなわち0質量部であることを示す。
 一方、測定結果で、「-」は測定できず、未評価であることを示す。
 なお、セルロース組成物におけるA、Bは、使用したセルロースがAかBであることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 上記表1および2から、本発明の実施例1~12の熱可塑性樹脂組成物は、いずれも短辺長2μm以下のセルロース繊維の存在比率が15%以上で、かつセルロースの凝集体の面積が20000μm未満であった。
 これに対して、比較例1の熱可塑性樹脂組成物では、セルロースに配合するイオン化合物の配合量が多すぎ、セルロース繊維が溶解してしまったため、分散体としての形態観察が不可能となった。一方、比較例2の熱可塑性樹脂組成物では、セルロースの配合量が多すぎ、部分的には微細化が進んでいる様子が確認できるものの、同時にセルロース凝集体の面積が20000μm以上のセルロース凝集体が存在し、短辺長2μm以下のセルロース繊維の存在比率が15%を下回った。比較例3の熱可塑性樹脂組成物では、短辺長2μm以下のセルロース繊維の存在比率が15%未満で、かつセルロースの凝集体の面積が20000μm以上であった。
 上記表3に、代表して示した実施例8のように、セルロースの15%以上が2μm以下に微細化した組成物においては、樹脂の強化効果がより強く見られるようになる。この現象は、セルロースが微細化したことによるセルロースの弾性率の向上に起因すると考えられる。
 本発明の実施例1~12の熱可塑性樹脂組成物は、弾性率が向上し、熱可塑性樹脂の強化効率が高いことから、セルロース強化樹脂としての各種成形品として有用であることがわかる。
 本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。
 本願は、2016年3月31日に日本国で特許出願された特願2016-073611に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。

Claims (12)

  1.  熱可塑性合成樹脂、セルロースおよびイオン化合物を含有し、該熱可塑性合成樹脂100質量部に対し、該セルロースの含有量が1~100質量部であり、該イオン化合物の含有量が、該セルロースの0.001倍以上1.000倍未満であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
  2.  前記イオン化合物が、下記一般式(1)または(2)で表されることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     一般式(1)および(2)において、Zは=C(Ra)-または=N-を示す。ここで、Raは水素原子または置換基を示す。Lは2価の連結基を示す。R~Rは各々独立に、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基またはヘテロ環基を示す。R~Rの少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。Xはアニオンを示す。
  3.  前記一般式(1)または(2)で表される化合物が、下記一般式(1a)、(1b)、(2a)~(2c)のいずれかで表されることを特徴とする請求項2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     一般式(1a)、(1b)、(2a)~(2c)において、R、RおよびXは、前記一般式(1)または(2)におけるR、RおよびXと同義である。R11およびR12は各々独立に置換基を示す。n11は0~3の整数であり、n12は0~5の整数である。ここで、R11が2以上のとき、複数のR11は互いに同一でも異なってもよい。また、少なくとも2つのR11が互いに結合して環を形成してもよい。
     R13~R15は各々独立に、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基またはヘテロ環基を示す。ただし、R、R13~R15の少なくとも2つが互いに結合して環を形成することはない。R21はRと同義である。Zは単結合、メチレン基、-C(=O)-、-O-、-S-、-S(=O)-、-SO-、-N(Rα1)-または-N(Rα1)(Rα2)-を示し、Rα1は水素原子または置換基を示し、Rα2は置換基を示す。ここで、Rα1とRα2が互いに結合して環を形成してもよい。
  4.  前記Xが、ハロゲンイオン、カルボン酸アニオン、スルホン酸アニオン、リン酸アニオン、ホスホン酸アニオン、ジシアナミドイオンまたはビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオンであることを特徴とする請求項2または3に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  5.  前記セルロースが、植物繊維のセルロースであることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  6.  前記セルロースが、棒状繊維であって、該繊維の15%以上が短辺長2μm以下であることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  7.  前記熱可塑性樹脂組成物のセルロース凝集体の面積が20000μm未満であることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  8.  請求項1~7のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、熱可塑性合成樹脂と、セルロースおよびイオン化合物の混合物をそれぞれ配合し、該混合物中の該イオン化合物の含有量が、0.1質量%以上50質量%未満であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  9.  前記熱可塑性樹脂組成物を混練加工する工程を含むことを特徴とする請求項8に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  10.  セルロース強化樹脂からなる成形品の製造方法であって、請求項8または9に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法で製造された熱可塑性樹脂組成物を使用して成形することを特徴とするセルロース強化樹脂成形品の製造方法。
  11.  熱可塑性合成樹脂、セルロースおよびイオン化合物を含有し、該熱可塑性合成樹脂100質量部に対し、該セルロースの含有量が1~100質量部であり、該イオン化合物の含有量が、該セルロースの0.001倍以上1.000倍未満であることを特徴とするセルロース強化樹脂成形品。
  12.  請求項1~7のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物で成形されてなることを特徴とするセルロース強化樹脂成形品。
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