JP7712834B2 - Thiol compound-containing composition - Google Patents
Thiol compound-containing compositionInfo
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Description
本発明はチオール化合物含有組成物及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a thiol compound-containing composition and a method for producing the same.
従来、有限な資源である石油由来のプラスチック材料が多用されていたが、近年、環境に対する負荷の少ない技術が脚光を浴びるようになり、かかる技術背景の下、天然に多量に存在するバイオマスであるセルロース繊維、その中でも特に微細セルロース繊維を用いた材料は、種々の機械的特性が著しく向上することから注目されている。 Traditionally, plastic materials derived from petroleum, a finite resource, have been widely used, but in recent years, technologies with less impact on the environment have come into the spotlight. Against this technological background, materials made from cellulose fibers, a naturally occurring biomass that exists in great quantities, and particularly fine cellulose fibers, have been attracting attention due to their significantly improved mechanical properties.
特許文献1には、セルロースナノファイバー、樹脂バインダーおよび/または反応性基を有する有機化合物を含むことを特徴とする組成物が記載され、樹脂バインダーが、ヒドロキシル基(-OH)、カルボキシル基(-COOH)、アミノ基(-NH2)、チオール基(-SH)の内の少なくとも一種および/またはそれらの誘導体、および/または二重結合を有する有機化合物であることが開示されている。 Patent Document 1 describes a composition characterized by containing cellulose nanofibers, a resin binder, and/or an organic compound having a reactive group, and discloses that the resin binder is at least one of a hydroxyl group (-OH), a carboxyl group (-COOH), an amino group (-NH 2 ), and a thiol group (-SH) and/or a derivative thereof, and/or an organic compound having a double bond.
しかしながら、特許文献1において、樹脂バインダー中のセルロース繊維の分散性という点で十分とは言えない。分散性の高いセルロース繊維を含有するチオール化合物含有組成物を用いることで、得られる樹脂組成物の透明性に優れ、強度、耐衝撃性の向上にも繋がると考えられる。 However, in Patent Document 1, the dispersibility of the cellulose fibers in the resin binder is not sufficient. It is believed that the use of a thiol compound-containing composition containing highly dispersible cellulose fibers leads to excellent transparency of the resulting resin composition, as well as improved strength and impact resistance.
本発明は、セルロース繊維の分散性及び透明性に優れたチオール化合物含有組成物に関する。 The present invention relates to a thiol compound-containing composition that has excellent dispersibility and transparency for cellulose fibers.
本発明は、下記の〔1〕~〔3〕に関する。
〔1〕 チオール化合物と改質セルロース繊維とを含有する、チオール化合物含有組成物であって、前記改質セルロース繊維がセルロースI型結晶を有し、以下のセルロース繊維(A)及びセルロース繊維(B)からなる群から選ばれる一種以上である、チオール化合物含有組成物。
改質セルロース繊維(A) イオン性基を含むセルロース繊維のイオン性基に修飾基が結合してなる改質セルロース繊維
改質セルロース繊維(B) セルロース繊維のヒドロキシ基に修飾基が結合されてなる改質セルロース繊維
〔2〕 前記〔1〕に記載のチオール化合物含有組成物の製造方法であって、500nmを超える平均繊維長の改質セルロース繊維をチオール化合物中で微細化する工程を含み、微細化工程に供される改質セルロース繊維が、以下の改質セルロース繊維(A)及び改質セルロース繊維(B)からなる群から選ばれる一種以上である、チオール化合物含有組成物の製造方法。
改質セルロース繊維(A):イオン性基を含むセルロース繊維のイオン性基に修飾基が結合してなる改質セルロース繊維
改質セルロース繊維(B):セルロース繊維のヒドロキシ基に修飾基が結合されてなる改質セルロース繊維
〔3〕 前記〔1〕に記載のチオール化合物含有組成物の重合生成物。
The present invention relates to the following [1] to [3].
[1] A thiol compound-containing composition containing a thiol compound and a modified cellulose fiber, wherein the modified cellulose fiber has cellulose type I crystals and is one or more types selected from the group consisting of the following cellulose fiber (A) and cellulose fiber (B).
Modified cellulose fiber (A) Modified cellulose fiber having a modifying group bonded to the ionic group of a cellulose fiber containing an ionic group Modified cellulose fiber (B) Modified cellulose fiber having a modifying group bonded to a hydroxy group of a cellulose fiber [2] A method for producing a thiol compound-containing composition according to the above [1], comprising a step of micronizing modified cellulose fibers having an average fiber length of more than 500 nm in a thiol compound, wherein the modified cellulose fibers subjected to the micronization step are one or more types selected from the group consisting of the following modified cellulose fibers (A) and modified cellulose fibers (B).
Modified cellulose fiber (A): A modified cellulose fiber in which a modifying group is bonded to the ionic group of a cellulose fiber containing an ionic group. Modified cellulose fiber (B): A modified cellulose fiber in which a modifying group is bonded to the hydroxyl group of a cellulose fiber. [3] A polymerization product of the thiol compound-containing composition described in [1] above.
本発明によれば、セルロース繊維の分散性及び透明性に優れたチオール化合物含有組成物を提供することができる。 The present invention provides a thiol compound-containing composition that has excellent dispersibility and transparency for cellulose fibers.
本発明の発明者らが上記課題について鋭意検討した結果、特定の改質セルロース繊維をチオール化合物に配合することで、改質セルロース繊維の分散性に優れたチオール化合物含有組成物が得られることを新たに見出した。かかるメカニズムは定かではないが、特定の改質セルロースがチオール化合物に対して高い分散性を有しているためと推定される。 As a result of intensive research into the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have newly discovered that by blending a specific modified cellulose fiber with a thiol compound, a thiol compound-containing composition with excellent dispersibility of the modified cellulose fiber can be obtained. Although the mechanism behind this is unclear, it is presumed that this is because the specific modified cellulose has high dispersibility in thiol compounds.
〔チオール化合物含有組成物〕
本発明のチオール化合物含有組成物は、チオール化合物と改質セルロース繊維とを含む。
[Thiolic acid-containing composition]
The thiol compound-containing composition of the present invention contains a thiol compound and modified cellulose fibers.
〔チオール化合物〕
チオール化合物としては、チオール基(-SH)を含有する化合物であれば特に限定されるものではないが、分散性の観点から、チオール基を2つ以上有するポリチオール化合物が好ましい。ポリチオール化合物は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよく、またチオール基(-SH)を2個以上有していれば、他の官能基、例えばアミン基やヒドロキシル基などの活性水素をもつ官能基を有していてもよい。このような二官能以上のポリチオール化合物の例としては、1,2-プロパンジチオール、1,3-プロパンジチオール、1,2,3-プロパントリチオール、1,2,3-トリス(メルカプトメチルチオ)プロパン、1,2,3-トリス(2-メルカプトエチルチオ)プロパン、1,2,3-トリス(3-メルカプトプロピルチオ)プロパン、2,5-ビス(メルカプトメチル)-1,4-ジチアン、ペンタエリスリトールテトラキスメルカプトアセテート、ペンタエリスリトールテトラキスメルカプトプロピオナート、トリメチロールプロパントリスメルカプトアセテート、トリメチロールプロパントリスメルカプトプロピオナート、1,2,3-トリメルカプトプロパン、2,3-ジメルカプト-1-プロパノール、ビス(メルカプトエチル)スルフィド、ビス(メルカプトエチル)ジスルフィド、1,2-ビス(メルカプトエチルチオ)-3-メルカプトプロパン、2,5-ジメルカプトメチル-1,4-ジチアン、エチレングリコールビス(3-メルカプトプロピオネート)、4,6-ビス(メルカプトメチルチオ)-1,3-ジチアン、およびビス(2-メルカプトエチル)スルフィド、4-メルカプトメチル-1,8-ジメルカプト-3,6-ジチアオクタン、5,7-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカン、4,7-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカンおよび4,8-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカン等が挙げられる。これらは単独でもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
更に、メルカプトカルボン酸の多価アルコールエステル、ポリカルボン酸を含むモノメルカプタン一価アルコールのエステル、ポリプロピレングリコールやポリエチレングリコール鎖の末端にメルカプタン基を有する化合物、米国特許第4,126,505号に記載の他のエステル含有ポリメルカプタン、米国特許第4,092,293号に記載のプロポキシル化エーテルポリチオール、米国特許第3,258,495号に記載の750~7000の分子量を有するポリメルカプタン含有樹脂、米国特許第2,919,255号に記載のジメルカプトポリスルフィドポリマー、チオール化オリゴマートリグリセリド等が挙げられる。これらの中では、メルカプトカルボン酸の多価アルコールエステルが好ましい。メルカプトカルボン酸の多価アルコールエステルとしては、例えば、トリメチロールプロパントリメルカプトプロピオン酸エステル、トリメチロールプロパントリチオグルコン酸エステル、ペンタエリスリトールテトラメルカプトプロピオン酸エステル、ペンタエリスリトールテトラチオグルコン酸エステル、トリメチロールエタントリメルカプトプロピオン酸エステル等が好ましく挙げられる。
ポリチオール化合物は、イソシアネートと反応させて、チオウレタン樹脂を製造することができる。
[Thiol compounds]
The thiol compound is not particularly limited as long as it is a compound containing a thiol group (-SH), but from the viewpoint of dispersibility, a polythiol compound having two or more thiol groups is preferred. The polythiol compound may be linear, branched, or cyclic, and may have other functional groups, such as functional groups having active hydrogen, such as amine groups and hydroxyl groups, as long as it has two or more thiol groups (-SH). Examples of such polythiol compounds with two or more functionalities include 1,2-propanedithiol, 1,3-propanedithiol, 1,2,3-propanetrithiol, 1,2,3-tris(mercaptomethylthio)propane, 1,2,3-tris(2-mercaptoethylthio)propane, 1,2,3-tris(3-mercaptopropylthio)propane, 2,5-bis(mercaptomethyl)-1,4-dithiane, pentaerythritol tetrakismercaptoacetate, pentaerythritol tetrakismercaptopropionate, trimethylolpropane trismercaptoacetate, trimethylolpropane trismercaptopropionate, 1,2,3-trimercaptopropane, 2,3-dimercapto-1-propanol, bis(mercaptomethyl)-1,4-dithiane, bis(mercaptoethyl)sulfide, bis(mercaptoethyl)disulfide, 1,2-bis(mercaptoethylthio)-3-mercaptopropane, 2,5-dimercaptomethyl-1,4-dithiane, ethylene glycol bis(3-mercaptopropionate), 4,6-bis(mercaptomethylthio)-1,3-dithiane, bis(2-mercaptoethyl)sulfide, 4-mercaptomethyl-1,8-dimercapto-3,6-dithiaoctane, 5,7-dimercaptomethyl-1,11-dimercapto-3,6,9-trithiaundecane, 4,7-dimercaptomethyl-1,11-dimercapto-3,6,9-trithiaundecane, 4,8-dimercaptomethyl-1,11-dimercapto-3,6,9-trithiaundecane, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
Further examples include polyhydric alcohol esters of mercaptocarboxylic acids, esters of monomercaptan monohydric alcohols containing polycarboxylic acids, compounds having mercaptan groups at the ends of polypropylene glycol or polyethylene glycol chains, other ester-containing polymercaptans described in U.S. Patent No. 4,126,505, propoxylated ether polythiols described in U.S. Patent No. 4,092,293, polymercaptan-containing resins having a molecular weight of 750 to 7000 described in U.S. Patent No. 3,258,495, dimercaptopolysulfide polymers described in U.S. Patent No. 2,919,255, and thiolated oligomer triglycerides. Among these, polyhydric alcohol esters of mercaptocarboxylic acids are preferred. Preferred examples of the polyhydric alcohol ester of a mercaptocarboxylic acid include trimethylolpropane trimercaptopropionate, trimethylolpropane trithiogluconate, pentaerythritol tetramercaptopropionate, pentaerythritol tetrathiogluconate, and trimethylolethane trimercaptopropionate.
The polythiol compound can be reacted with an isocyanate to produce a thiourethane resin.
チオール化合物の平均分子量としては、分散性の観点から、好ましくは100以上、より好ましくは150以上、更に好ましくは200以上である。また、分散性の観点から、好ましくは5000以下、より好ましくは3000以下、更に好ましくは1000以下である。本明細書において、チオール化合物の平均分子量は質量平均分子量である。 The average molecular weight of the thiol compound is preferably 100 or more, more preferably 150 or more, and even more preferably 200 or more, from the viewpoint of dispersibility. Also, from the viewpoint of dispersibility, it is preferably 5000 or less, more preferably 3000 or less, and even more preferably 1000 or less. In this specification, the average molecular weight of the thiol compound is a mass average molecular weight.
〔改質セルロース繊維〕
本発明のチオール化合物含有組成物に含まれる改質セルロース繊維は、以下の改質セルロース繊維(A)及び改質セルロース繊維(B)からなる群より選択される一種以上であり、(a)炭化水素基、及び(b)ポリマー基からなる群より選択される1種以上の修飾基を含有するものが好ましい。
改質セルロース繊維(A):イオン性基を含むセルロース繊維のイオン性基に修飾基が結合してなる改質セルロース繊維
改質セルロース繊維(B):セルロース繊維のヒドロキシ基に修飾基が結合されてなる改質セルロース繊維
[Modified cellulose fibers]
The modified cellulose fiber contained in the thiol compound-containing composition of the present invention is one or more types selected from the group consisting of the following modified cellulose fiber (A) and modified cellulose fiber (B), and preferably contains one or more modifying groups selected from the group consisting of (a) a hydrocarbon group and (b) a polymer group.
Modified cellulose fiber (A): Modified cellulose fiber in which a modifying group is bonded to the ionic group of a cellulose fiber containing an ionic group. Modified cellulose fiber (B): Modified cellulose fiber in which a modifying group is bonded to the hydroxyl group of a cellulose fiber.
改質セルロース繊維の原料のセルロース繊維としては、環境負荷低減の観点から、天然セルロース繊維を用いることが好ましい。天然セルロース繊維としては、例えば、針葉樹系パルプ、広葉樹系パルプ等の木材パルプ;コットンリンター、コットンリントのような綿系パルプ;麦わらパルプ、バガスパルプ等の非木材系パルプ;バクテリアセルロース等が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 From the viewpoint of reducing the environmental load, it is preferable to use natural cellulose fibers as the raw material for the modified cellulose fibers. Examples of natural cellulose fibers include wood pulps such as coniferous pulp and broadleaf pulp; cotton pulps such as cotton linters and cotton lint; non-wood pulps such as straw pulp and bagasse pulp; bacterial cellulose, etc., and these can be used alone or in combination of two or more.
原料のセルロース繊維の平均繊維径や平均繊維長は特に限定されない。平均繊維径としては、例えば、入手容易性及びコスト低減の観点から、好ましくは1μm以上であり、同様の観点から、好ましくは100μm以下である。平均繊維長としては、例えば、入手容易性及びコスト低減の観点から、好ましくは1000μm以上であり、同様の観点から、好ましくは10000μm以下である。原料のセルロース繊維の平均繊維径や平均繊維長は、後述の実施例に記載の方法によって測定することができる。 The average fiber diameter and average fiber length of the raw cellulose fibers are not particularly limited. The average fiber diameter is, for example, preferably 1 μm or more from the viewpoint of availability and cost reduction, and from the same viewpoint, preferably 100 μm or less. The average fiber length is, for example, preferably 1000 μm or more from the viewpoint of availability and cost reduction, and from the same viewpoint, preferably 10000 μm or less. The average fiber diameter and average fiber length of the raw cellulose fibers can be measured by the method described in the Examples below.
<改質セルロース繊維(A)>
本発明における改質セルロース繊維(A)とは、イオン性基を含むセルロース繊維のイオン性基に修飾基が結合してなる改質セルロース繊維である。
<Modified cellulose fiber (A)>
The modified cellulose fiber (A) in the present invention is a modified cellulose fiber obtained by bonding a modifying group to the ionic group of a cellulose fiber containing an ionic group.
(イオン性基)
イオン性基を含むセルロース繊維とは、セルロース繊維中にイオン性基を含むように変性されたセルロース繊維のことである。
(ionic group)
The cellulose fibers containing ionic groups are cellulose fibers that have been modified so as to contain ionic groups.
イオン性基としては、例えば、アニオン性基及びカチオン性基が挙げられる。本明細書において、アニオン性基を有するセルロース繊維を「アニオン変性セルロース繊維」とも称する。アニオン性基としては、例えばカルボキシ基、スルホン酸基及びリン酸基等が挙げられ、カチオン性基としては、その基内にアンモニウム、ホスホニウム、スルホニウムなどのオニウムを有する基が挙げられる。改質セルロース繊維(A)への導入効率の観点から、イオン性基としてはアニオン性基が好ましく、アニオン性基としてはカルボキシ基がより好ましい。アニオン変性セルロース繊維は、修飾基を導入する観点から、好ましくは酸化セルロース繊維又はカルボキシメチル化されたセルロース繊維であり、より好ましくは、セルロース構成単位のC6位がカルボキシ基であるセルロース繊維である。 Examples of the ionic group include anionic groups and cationic groups. In this specification, cellulose fibers having anionic groups are also referred to as "anion-modified cellulose fibers". Examples of the anionic group include a carboxy group, a sulfonic acid group, and a phosphate group, and examples of the cationic group include a group having an onium such as ammonium, phosphonium, or sulfonium in the group. From the viewpoint of the efficiency of introduction into the modified cellulose fiber (A), the ionic group is preferably an anionic group, and the anionic group is more preferably a carboxy group. From the viewpoint of introducing a modifying group, the anion-modified cellulose fiber is preferably an oxidized cellulose fiber or a carboxymethylated cellulose fiber, and more preferably a cellulose fiber in which the C6 position of the cellulose structural unit is a carboxy group.
イオン性基がアニオン性基である場合、アニオン性基の対となるイオン(カウンターイオン)は、金属イオン及びプロトンからなる群より選択される1種以上である。金属イオンとしては一価のカチオンが好ましく、例えば、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等が挙げられる。改質セルロース繊維への反応効率の観点から、好ましくはプロトンである。 When the ionic group is an anionic group, the counter ion of the anionic group is one or more selected from the group consisting of metal ions and protons. The metal ion is preferably a monovalent cation, such as a lithium ion, a sodium ion, or a potassium ion. From the viewpoint of reaction efficiency with the modified cellulose fiber, a proton is preferred.
イオン性基を含むセルロース繊維におけるイオン性基の含有量は、安定的な微細化及び修飾基導入の観点から、好ましくは0.1mmol/g以上、より好ましくは0.4mmol/g以上、更に好ましくは0.6mmol/g以上である。同様の観点から、その上限は、好ましくは3.0mmol/g以下、より好ましくは2.5mmol/g以下、更に好ましくは2.0mmol/g以下である。イオン性基がアニオン性基の場合のアニオン性基の含有量は、後述の実施例に記載の方法によって測定することができる。 The content of ionic groups in cellulose fibers containing ionic groups is preferably 0.1 mmol/g or more, more preferably 0.4 mmol/g or more, and even more preferably 0.6 mmol/g or more, from the viewpoint of stable micronization and introduction of modifying groups. From the same viewpoint, the upper limit is preferably 3.0 mmol/g or less, more preferably 2.5 mmol/g or less, and even more preferably 2.0 mmol/g or less. When the ionic groups are anionic groups, the content of the anionic groups can be measured by the method described in the Examples below.
(修飾基)
改質セルロース繊維(A)においては、イオン性基を含むセルロース繊維のイオン性基に修飾基が結合している。ここでの結合様式としては、イオン結合及び共有結合(例えば、アミド結合、エステル結合及びウレタン結合等)が挙げられる。
(modifying group)
In the modified cellulose fiber (A), a modifying group is bonded to the ionic group of the cellulose fiber containing an ionic group. The bonding mode here includes an ionic bond and a covalent bond (e.g., an amide bond, an ester bond, a urethane bond, etc.).
改質セルロース繊維(A)における修飾基としては、(a)炭化水素基、及び(b)ポリマー基からなる群より選択される1種以上の修飾基を含有するものが好ましい。これらの基は単独で又は2種以上を組み合わせて、改質セルロース繊維(A)に導入されていてもよい。(a)炭化水素基と(b)ポリマー基とが改質セルロース繊維(A)に導入されていることが分散性の観点から好ましい。 The modifying group in the modified cellulose fiber (A) preferably contains one or more modifying groups selected from the group consisting of (a) a hydrocarbon group and (b) a polymer group. These groups may be introduced into the modified cellulose fiber (A) either alone or in combination of two or more. From the viewpoint of dispersibility, it is preferable that (a) a hydrocarbon group and (b) a polymer group are introduced into the modified cellulose fiber (A).
修飾基としての炭化水素基の炭素数は、分散性及び透明性を向上させる観点から、好ましくは1以上、より好ましくは2以上、更に好ましくは3以上であり、同様の観点から、好ましくは30以下、より好ましくは25以下、更に好ましくは24以下、更に好ましくは20以下、更に好ましくは18以下である。なお、炭化水素基の炭素数とは、別に規定の無い限り、一つの修飾基における炭素数のことを意味する。 The number of carbon atoms in the hydrocarbon group as the modifying group is preferably 1 or more, more preferably 2 or more, and even more preferably 3 or more, from the viewpoint of improving dispersibility and transparency, and from the same viewpoint, is preferably 30 or less, more preferably 25 or less, even more preferably 24 or less, even more preferably 20 or less, and even more preferably 18 or less. Note that the number of carbon atoms in the hydrocarbon group means the number of carbon atoms in one modifying group, unless otherwise specified.
鎖式飽和炭化水素基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、tert-ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、オクタデシル基、ドコシル基、オクタコサニル基等が挙げられる。 Specific examples of chain saturated hydrocarbon groups include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, sec-butyl, tert-butyl, isobutyl, pentyl, tert-pentyl, isopentyl, hexyl, isohexyl, heptyl, octyl, 2-ethylhexyl, nonyl, decyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, octadecyl, docosyl, and octacosanyl groups.
鎖式不飽和炭化水素基の具体例としては、例えば、エチレン基、プロピレン基、ブテン基、イソブテン基、イソプレン基、ペンテン基、ヘキセン基、ヘプテン基、オクテン基、ノネン基、デセン基、ドデセン基、トリデセン基、テトラデセン基、オクタデセン基が挙げられる。 Specific examples of chain unsaturated hydrocarbon groups include ethylene, propylene, butene, isobutene, isoprene, pentene, hexene, heptene, octene, nonene, decene, dodecene, tridecene, tetradecene, and octadecene groups.
環式飽和炭化水素基の具体例としては、例えば、シクロプロパン基、シクロブチル基、シクロペンタン基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロドデシル基、シクロトリデシル基、シクロテトラデシル基、シクロオクタデシル基等が挙げられる。 Specific examples of cyclic saturated hydrocarbon groups include cyclopropane, cyclobutyl, cyclopentane, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, cyclononyl, cyclodecyl, cyclododecyl, cyclotridecyl, cyclotetradecyl, and cyclooctadecyl groups.
芳香族炭化水素基としては、例えば、アリール基及びアラルキル基からなる群より選ばれる。アリール基及びアラルキル基としては、芳香族環そのものが置換されたものでも非置換のものであってもよい。 The aromatic hydrocarbon group is, for example, selected from the group consisting of an aryl group and an aralkyl group. In the aryl group and the aralkyl group, the aromatic ring itself may be substituted or unsubstituted.
アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ビフェニル基、ジフェニル基、トリフェニル基、ターフェニル基、及びこれらの基が後述する置換基で置換された基が挙げられる。 Examples of aryl groups include phenyl groups, naphthyl groups, anthryl groups, phenanthryl groups, biphenyl groups, diphenyl groups, triphenyl groups, terphenyl groups, and groups in which these groups are substituted with the substituents described below.
アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基、フェニルヘプチル基、フェニルオクチル基、及びこれらの基の芳香族基が置換基でさらに置換された基などが挙げられる。それ以外の芳香族炭化水素基としては、例えば、ジフェニルメチル基、トリフェニルメチル基、及びこれらの基の芳香族が置換基でさらに置換された基などが挙げられる。 Examples of aralkyl groups include benzyl groups, phenethyl groups, phenylpropyl groups, phenylpentyl groups, phenylhexyl groups, phenylheptyl groups, phenyloctyl groups, and groups in which the aromatic group of these groups is further substituted with a substituent. Other examples of aromatic hydrocarbon groups include diphenylmethyl groups, triphenylmethyl groups, and groups in which the aromatic group of these groups is further substituted with a substituent.
修飾基が炭化水素基であり、該炭化水素基が置換基を有する場合は、置換基として、例えば炭素数1~6の直鎖又は分岐鎖のアルコキシ基;アルコキシ基の炭素数が1~6の直鎖又は分岐のアルコキシカルボニル基;臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;炭素数1~6のアシル基;アラルキル基;アラルキルオキシ基;炭素数1~6のアルキルアミノ基;アルキル基の炭素数が1~6のジアルキルアミノ基や、ヒドロキシ基、エーテル、アミド等を用いてもよい。なお、前述の各種の炭化水素基そのものが別の炭化水素基に置換基として結合していてもよい。 When the modifying group is a hydrocarbon group and the hydrocarbon group has a substituent, the substituent may be, for example, a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms; a linear or branched alkoxycarbonyl group having 1 to 6 carbon atoms in the alkoxy group; a halogen atom such as a bromine atom or an iodine atom; an acyl group having 1 to 6 carbon atoms; an aralkyl group; an aralkyloxy group; an alkylamino group having 1 to 6 carbon atoms; a dialkylamino group having 1 to 6 carbon atoms in the alkyl group; a hydroxyl group, an ether, an amide, or the like. The various hydrocarbon groups mentioned above may themselves be bonded to another hydrocarbon group as a substituent.
ポリマー基とは、ポリマー構造を含有する官能基である。ポリマー基の分子量は、分散性を向上させる観点から好ましくは100以上、より好ましくは200以上、より好ましくは300以上、更に好ましくは400以上、更に好ましくは600以上、更に好ましくは1,000以上、更に好ましくは1,500以上である。同様の観点から、好ましくは10,000以下、より好ましくは7,000以下、更に好ましくは5,000以下、更に好ましくは4,000以下、更に好ましくは3,500以下、更に好ましくは2,500以下である。 A polymer group is a functional group containing a polymer structure. From the viewpoint of improving dispersibility, the molecular weight of the polymer group is preferably 100 or more, more preferably 200 or more, more preferably 300 or more, even more preferably 400 or more, even more preferably 600 or more, even more preferably 1,000 or more, and even more preferably 1,500 or more. From the same viewpoint, it is preferably 10,000 or less, more preferably 7,000 or less, even more preferably 5,000 or less, even more preferably 4,000 or less, even more preferably 3,500 or less, and even more preferably 2,500 or less.
ポリマー基は、分散性を向上させる観点から、好ましくは、酸素原子を有する構造によって連結される繰り返し構造を有する官能基、より好ましくは、ポリオキシアルキレン構造(アルキレンオキサイド鎖)、ポリシロキサン構造(シリコーン鎖)等の、酸素原子によって連結される繰り返し構造を有する官能基であり、より好ましくは、ポリオキシアルキレン構造を有し、更に好ましくはアルコキシポリオキシアルキレン基である。 From the viewpoint of improving dispersibility, the polymer group is preferably a functional group having a repeating structure linked by a structure having an oxygen atom, more preferably a functional group having a repeating structure linked by an oxygen atom, such as a polyoxyalkylene structure (alkylene oxide chain) or a polysiloxane structure (silicone chain), more preferably a polyoxyalkylene structure, and even more preferably an alkoxypolyoxyalkylene group.
ポリオキシアルキレン構造は、改質セルロース繊維の化学的安定性及びフィラーとしての分散安定性を確保する観点から、好ましくは炭素数が2以上8以下のオキシアルキレンから選ばれる1種又は2種以上のオキシアルキレンの(共)重合体構造、より好ましくは炭素数が2以上4以下のオキシアルキレンから選ばれる1種又は2種以上のオキシアルキレンの(共)重合体構造、更に好ましくはエチレンオキサイド(EO)及びプロピレンオキサイド(PO)から選ばれる1種又は2種のオキシアルキレンの(共)重合体構造、更に好ましくはエチレンオキサイド(EO)及びプロピレンオキサイド(PO)がランダム又はブロック状に重合した共重合体構造である。 From the viewpoint of ensuring the chemical stability of the modified cellulose fiber and the dispersion stability as a filler, the polyoxyalkylene structure is preferably a (co)polymer structure of one or more oxyalkylenes selected from oxyalkylenes having 2 to 8 carbon atoms, more preferably a (co)polymer structure of one or more oxyalkylenes selected from oxyalkylenes having 2 to 4 carbon atoms, even more preferably a (co)polymer structure of one or two oxyalkylenes selected from ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO), and even more preferably a copolymer structure in which ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO) are polymerized randomly or in a block form.
エチレンオキサイド(EO)及びプロピレンオキサイド(PO)がランダム又はブロック状に重合した共重合体構造((EO/PO)共重合体構造)を含む基としては、例えば下記式(i’)で示される基が挙げられ、下記式(i)の化合物を用いて導入することができる。 An example of a group containing a copolymer structure ((EO/PO) copolymer structure) in which ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO) are polymerized randomly or in a block form is the group shown in the following formula (i'), which can be introduced using a compound of the following formula (i).
〔式中、R1は水素原子、炭素数1~6の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、又はそのアミノアルキル基を示し、EO及びPOはランダム又はブロック状に存在し、aはEOの平均付加モル数を示す正の数、bはPOの平均付加モル数を示す正の数である。ここで、「そのアミノアルキル基」とは、炭素数1~6の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を構成する水素原子の一つがアミノ基で置換された基を意味する。式(i)中、アミノ基とEO又はPOとの間に、炭素数1~3のアルキレン基が存在していてもよい。〕 [In the formula, R1 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aminoalkyl group thereof, EO and PO are present randomly or in a block form, a is a positive number indicating the average number of moles of EO added, and b is a positive number indicating the average number of moles of PO added. Here, "the aminoalkyl group" means a group in which one of the hydrogen atoms constituting the linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is substituted with an amino group. In formula (i), an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms may be present between the amino group and EO or PO.]
R1が炭素数1~6の直鎖又は分岐鎖のアルキル基である場合、該アルキル基は好ましくはメチル基、エチル基、n-プロピル基及びsec-プロピル基である。R1は、水素原子であってもよい。 When R 1 is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, the alkyl group is preferably a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, or a sec-propyl group. R 1 may be a hydrogen atom.
aは、分散性及び透明性を向上させる観点から、好ましくは1以上、より好ましくは3以上、更に好ましくは6以上、更に好ましくは11以上、更に好ましくは15以上、更に好ましくは20以上、更に好ましくは25以上、更に好ましくは30以上、更に好ましくは40以上である。同様の観点から、好ましくは100以下、より好ましくは90以下、更に好ましくは70以下、更に好ましくは60以下、更に好ましくは50以下である。 From the viewpoint of improving dispersibility and transparency, a is preferably 1 or more, more preferably 3 or more, even more preferably 6 or more, even more preferably 11 or more, even more preferably 15 or more, even more preferably 20 or more, even more preferably 25 or more, even more preferably 30 or more, even more preferably 40 or more. From the same viewpoint, a is preferably 100 or less, more preferably 90 or less, even more preferably 70 or less, even more preferably 60 or less, even more preferably 50 or less.
bは、分散性及び透明性を向上させる観点から好ましくは1以上、より好ましくは2以上、更に好ましくは3以上である。同様の観点から、好ましくは50以下、より好ましくは40以下、更に好ましくは30以下、更に好ましくは25以下、更に好ましくは20以下、更に好ましくは15以下、更に好ましくは10以下、更に好ましくは5以下である。 From the viewpoint of improving dispersibility and transparency, b is preferably 1 or more, more preferably 2 or more, and even more preferably 3 or more. From the same viewpoint, b is preferably 50 or less, more preferably 40 or less, even more preferably 30 or less, even more preferably 25 or less, even more preferably 20 or less, even more preferably 15 or less, even more preferably 10 or less, and even more preferably 5 or less.
前記炭素数1~3のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基及びプロピレン基が挙げられる。 Examples of the alkylene group having 1 to 3 carbon atoms include a methylene group, an ethylene group, and a propylene group.
(EO/PO)共重合部位中のPOの含有率(モル%)は、前記aとbに基づいて計算することが可能であり、具体的にはb×100/(a+b)より求めることができる。POの含有率は、分散性を一層向上させる観点から好ましくは1モル%以上、より好ましくは3モル%以上、更に好ましくは5モル%以上である。同様の観点から、好ましくは100モル%以下、より好ましくは90モル%以下、更に好ましくは85モル%以下、更に好ましくは75モル%以下、更に好ましくは60モル%以下、更に好ましくは50モル%以下、更に好ましくは40モル%以下、更に好ましくは30モル%以下、更に好ましくは10モル%以下である。 The PO content (mol%) in the (EO/PO) copolymerization portion can be calculated based on the above a and b, specifically, it can be obtained by b×100/(a+b). From the viewpoint of further improving dispersibility, the PO content is preferably 1 mol% or more, more preferably 3 mol% or more, and even more preferably 5 mol% or more. From the same viewpoint, it is preferably 100 mol% or less, more preferably 90 mol% or less, even more preferably 85 mol% or less, even more preferably 75 mol% or less, even more preferably 60 mol% or less, even more preferably 50 mol% or less, even more preferably 40 mol% or less, even more preferably 30 mol% or less, and even more preferably 10 mol% or less.
(EO/PO)共重合体構造の分子量は、分散性を向上させる観点から、好ましくは100以上、より好ましくは200以上、更に好ましくは300以上、更に好ましくは400以上、更に好ましく500以上、更に好ましくは600以上、更に好ましくは1,000以上、更に好ましくは1,500以上である。同様の観点から、好ましくは10,000以下、より好ましくは7,000以下、更に好ましくは5,000以下、更に好ましくは4,000以下、更に好ましくは3,500以下、更に好ましくは2,500以下である。 From the viewpoint of improving dispersibility, the molecular weight of the (EO/PO) copolymer structure is preferably 100 or more, more preferably 200 or more, even more preferably 300 or more, even more preferably 400 or more, even more preferably 500 or more, even more preferably 600 or more, even more preferably 1,000 or more, even more preferably 1,500 or more. From the same viewpoint, it is preferably 10,000 or less, more preferably 7,000 or less, even more preferably 5,000 or less, even more preferably 4,000 or less, even more preferably 3,500 or less, even more preferably 2,500 or less.
式(i)で表されるEO/PO共重合構造を有するアミンは、式(i’)で示される修飾基を導入するための修飾用化合物であり、該アミンについての詳細は、例えば特許第6105139号公報に記載されている。 The amine having an EO/PO copolymer structure represented by formula (i) is a modifying compound for introducing the modifying group represented by formula (i'), and details of the amine are described, for example, in Japanese Patent No. 6105139.
前記EO/PO共重合構造を有するアミン(「EOPOアミン」とも称する。)は、例えば、市販品を好適に用いることができ、具体例としては、HUNTSMAN社製のJeffamine M-2070、Jeffamine M-2005、Jeffamine M-2095、Jeffamine M-1000、Jeffamine M-600、Jeffamine M-3085、Jeffamine ED-600、Jeffamine ED-900、Jeffamine ED-2003、Jeffamine D-230、Jeffamine D-400、Jeffamine D-2000、Jeffamine D-4000、Jeffamine T-3000、Jeffamine T-5000等が挙げられる。 The amine having an EO/PO copolymer structure (also referred to as "EOPO amine") may be, for example, a commercially available product. Specific examples thereof include Jeffamine M-2070, Jeffamine M-2005, Jeffamine M-2095, Jeffamine M-1000, Jeffamine M-600, Jeffamine M-3085, Jeffamine ED-600, Jeffamine ED-900, Jeffamine ED-2003, Jeffamine D-230, Jeffamine D-400, Jeffamine D-20 ... Examples include D-4000, Jeffamine T-3000, and Jeffamine T-5000.
改質セルロース繊維(A)における修飾基の平均結合量は、分散性を向上させる観点から、好ましくは0.01mmol/g以上、より好ましくは0.05mmol/g以上、更に好ましくは0.1mmol/g以上、更に好ましくは0.3mmol/g以上、更に好ましくは0.5mmol/g以上である。同様の観点から、好ましくは3.0mmol/g以下、より好ましくは2.5mmol/g以下、更に好ましくは2.0mmol/g以下、更に好ましくは1.8mmol/g以下、更に好ましくは1.5mmol/g以下である。修飾基として任意の2種以上の修飾基が同時に改質セルロース繊維(A)に導入されている場合、修飾基の平均結合量は、導入されている修飾基の合計量が前記範囲内であることが好ましい。 The average bond amount of the modifying group in the modified cellulose fiber (A) is preferably 0.01 mmol/g or more, more preferably 0.05 mmol/g or more, even more preferably 0.1 mmol/g or more, even more preferably 0.3 mmol/g or more, and even more preferably 0.5 mmol/g or more, from the viewpoint of improving dispersibility. From the same viewpoint, it is preferably 3.0 mmol/g or less, more preferably 2.5 mmol/g or less, even more preferably 2.0 mmol/g or less, even more preferably 1.8 mmol/g or less, and even more preferably 1.5 mmol/g or less. When any two or more types of modifying groups are simultaneously introduced into the modified cellulose fiber (A) as modifying groups, it is preferable that the average bond amount of the modifying groups is within the above range in terms of the total amount of the modified groups introduced.
改質セルロース繊維(A)における修飾基の導入率は、分散性及び透明性の観点から、好ましくは10%以上であり、機械的強度に優れた成形体を得る観点から、好ましくは99%以下である。修飾基として任意の2種以上の修飾基が同時に導入されている場合には、導入率の合計が上限の100%を超えない範囲において、前記範囲内となることが好ましい。 The introduction rate of the modifying group in the modified cellulose fiber (A) is preferably 10% or more from the viewpoint of dispersibility and transparency, and is preferably 99% or less from the viewpoint of obtaining a molded product with excellent mechanical strength. When any two or more types of modifying groups are simultaneously introduced as the modifying group, it is preferable that the introduction rate is within the above range, provided that the total introduction rate does not exceed the upper limit of 100%.
修飾基の平均結合量及び導入率は、修飾基を導入するための化合物、即ち修飾用化合物の添加量や種類、反応温度、反応時間、溶媒の種類等によって調整することができる。修飾基の平均結合量(mmol/g)及び導入率(%)とは、改質セルロース繊維(A)において、イオン性基に修飾基が導入された(結合した)量及び割合のことである。修飾基の平均結合量及び導入率は、例えば、イオン性基がアニオン性基の場合には、後述の実施例に記載の方法で算出される。 The average bond amount and introduction rate of the modifying group can be adjusted by the amount and type of compound for introducing the modifying group, i.e., the modification compound, added, reaction temperature, reaction time, type of solvent, etc. The average bond amount (mmol/g) and introduction rate (%) of the modifying group refer to the amount and ratio of the modifying group introduced (bonded) to the ionic group in the modified cellulose fiber (A). For example, when the ionic group is anionic, the average bond amount and introduction rate of the modifying group are calculated by the method described in the Examples below.
(改質セルロース繊維(A)の製造方法)
改質セルロース繊維(A)は、例えば、イオン性基を含むセルロース繊維のイオン性基に修飾基を導入できるのであれば、特に限定なく公知の方法に従って製造することができる。例えば、イオン性基がカルボキシ基の場合、特開2018-024967号公報の段落0017~0106等を参照して改質セルロース繊維(A)を製造することができる。また、クロロ酢酸等のハロゲン化酢酸、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸及び無水アジピン酸等のジカルボン酸化合物の酸無水物やカルボキシ基を有する化合物の酸無水物のイミド化物、カルボキシ基を有する化合物の酸無水物の誘導体等を、セルロース繊維と反応させて、セルロース繊維にカルボキシ基を導入することができる。イオン性基がスルホン酸基の場合、セルロース繊維へスルホン酸基を導入する方法としては、セルロース繊維に硫酸を添加し加熱する方法等が挙げられる。イオン性基がリン酸基の場合、セルロース繊維へリン酸基を導入する方法としては、乾燥状態又は湿潤状態のセルロース繊維に、リン酸又はリン酸誘導体の粉末や水溶液を混合する方法や、セルロース繊維の分散液にリン酸又はリン酸誘導体の水溶液を添加する方法等が挙げられる。修飾基を導入する方法としては、修飾基を有する化合物と、リン酸基を有するセルロース繊維とを混合する方法等が挙げられる。イオン性基がカチオン性基の場合、セルロース繊維にカチオン性基を導入する方法としては、セルロース繊維にアルカリの存在下においてカチオン化剤で処理する方法等が挙げられる。なお、改質セルロース繊維(A)の製造の際には、特開2018-024967号公報における低アスペクト比化処理や微細化工程を省略することができる。
(Production method of modified cellulose fiber (A))
The modified cellulose fiber (A) can be produced according to a known method without any particular limitation, as long as a modifying group can be introduced into the ionic group of the cellulose fiber containing an ionic group. For example, when the ionic group is a carboxy group, the modified cellulose fiber (A) can be produced by referring to paragraphs 0017 to 0106 of JP 2018-024967 A. In addition, a carboxy group can be introduced into the cellulose fiber by reacting a halogenated acetic acid such as chloroacetic acid, an acid anhydride of a dicarboxylic acid compound such as maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, and adipic anhydride, an imide of an acid anhydride of a compound having a carboxy group, a derivative of an acid anhydride of a compound having a carboxy group, or the like with the cellulose fiber. When the ionic group is a sulfonic acid group, a method of introducing a sulfonic acid group into the cellulose fiber includes a method of adding sulfuric acid to the cellulose fiber and heating it. When the ionic group is a phosphate group, the method of introducing the phosphate group into the cellulose fiber includes a method of mixing a powder or an aqueous solution of phosphoric acid or a phosphoric acid derivative with cellulose fiber in a dry or wet state, and a method of adding an aqueous solution of phosphoric acid or a phosphoric acid derivative to a dispersion of cellulose fiber. A method of introducing a modifying group includes a method of mixing a compound having a modifying group with cellulose fiber having a phosphate group. When the ionic group is a cationic group, a method of introducing a cationic group into the cellulose fiber includes a method of treating the cellulose fiber with a cationizing agent in the presence of an alkali. In addition, when producing the modified cellulose fiber (A), the aspect ratio reduction treatment and the fineness process in JP 2018-024967 A can be omitted.
<改質セルロース繊維(B)>
本発明における改質セルロース繊維(B)とは、セルロース繊維のヒドロキシ基に修飾基が結合してなる改質セルロース繊維である。
<Modified cellulose fiber (B)>
The modified cellulose fiber (B) in the present invention is a modified cellulose fiber in which a modifying group is bonded to a hydroxy group of a cellulose fiber.
(修飾基)
改質セルロース繊維(B)において、セルロース繊維と修飾基とはエーテル結合を介して結合している。なお、本明細書において、「エーテル結合を介して結合」とは、セルロース繊維のヒドロキシ基に修飾基が反応して、エーテル結合した状態を意味する。
(modifying group)
In the modified cellulose fiber (B), the cellulose fiber and the modifying group are bonded via an ether bond. In this specification, the term "bonded via an ether bond" refers to a state in which the modifying group reacts with the hydroxyl group of the cellulose fiber to form an ether bond.
改質セルロース繊維(B)における修飾基は、好ましくは、置換基を有していてもよい炭化水素基である。ここで、置換基を有してもよい炭化水素基において、炭化水素基としては、飽和もしくは不飽和の直鎖もしくは分岐鎖の脂肪族炭化水素基、フェニル基等の芳香族炭化水素基、又はシクロヘキシル基等の脂環式炭化水素基が挙げられる。また、本発明における置換基を有してもよい炭化水素基において、置換基としては、ハロゲン原子、オキシエチレン基等のオキシアルキレン基及びヒドロキシ基等が挙げられる。 The modifying group in the modified cellulose fiber (B) is preferably a hydrocarbon group which may have a substituent. Here, examples of the hydrocarbon group which may have a substituent include saturated or unsaturated linear or branched aliphatic hydrocarbon groups, aromatic hydrocarbon groups such as a phenyl group, and alicyclic hydrocarbon groups such as a cyclohexyl group. Examples of the substituent in the hydrocarbon group which may have a substituent in the present invention include halogen atoms, oxyalkylene groups such as an oxyethylene group, and hydroxyl groups.
このような改質セルロース繊維(B)の好適な態様(「態様1」とする)として、例えば、下記一般式(1)で表される修飾基及び下記一般式(2)で表される修飾基から選ばれる1種又は2種以上の修飾基がエーテル結合を介してセルロース繊維に結合しており、セルロースI型結晶構造を有するものが挙げられる。
-CH2-CH(R0)-R1 (1)
-CH2-CH(R0)-CH2-(OA)n-O-R1 (2)
〔式中、一般式(1)及び一般式(2)におけるR0は水素原子又はヒドロキシ基を示し、R1はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1以上、好ましくは炭素数3以上30以下の炭化水素基を示し、一般式(2)におけるnは0以上50以下の数、Aは炭素数1以上6以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基を示す。〕
A preferred embodiment of such a modified cellulose fiber (B) (referred to as "embodiment 1") is, for example, a cellulose fiber having a cellulose type I crystal structure in which one or more modifying groups selected from a modifying group represented by the following general formula (1) and a modifying group represented by the following general formula (2) are bonded to the cellulose fiber via an ether bond.
-CH 2 -CH(R 0 )-R 1 (1)
-CH 2 -CH(R 0 )-CH 2 -(OA) n -O-R 1 (2)
[In the formulas, R0 in general formula (1) and general formula (2) represents a hydrogen atom or a hydroxyl group, R1 each independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms, preferably 3 to 30 carbon atoms, n in general formula (2) represents a number of 0 to 50, and A represents a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.]
態様1の具体例としては、例えば、下記一般式(3)で表される改質セルロース繊維が例示される。 A specific example of aspect 1 is a modified cellulose fiber represented by the following general formula (3):
〔式中、Rは同一又は異なって、水素、もしくは前記一般式(1)で表される修飾基及び前記一般式(2)で表される修飾基から選ばれる修飾基を示す。但し、全てのRが同時に水素である場合を除く。mは20以上3000以下の整数が好ましい。〕 [In the formula, R may be the same or different and represents hydrogen or a modifying group selected from the modifying group represented by the general formula (1) and the modifying group represented by the general formula (2). However, this does not include the case where all R are simultaneously hydrogen. m is preferably an integer of 20 to 3000.]
一般式(3)で表される改質セルロース繊維(B)は、前記修飾基が導入されたセルロースユニットの繰り返し構造を有するものである。繰り返し構造の繰り返し数として、一般式(3)におけるmは、分散性の観点から20以上3000以下の整数が好ましい。 The modified cellulose fiber (B) represented by the general formula (3) has a repeating structure of cellulose units to which the modifying group has been introduced. From the viewpoint of dispersibility, the number of repeating units, m, in the general formula (3), is preferably an integer of 20 or more and 3000 or less.
(置換基を有していてもよい炭化水素基)
態様1の改質セルロース繊維(B)は、前記の一般式(1)及び下記一般式(2)で表される修飾基から選ばれる1種又は2種以上の修飾基を単独で又は任意の組み合わせで導入される。なお、導入される修飾基が前記修飾基群のいずれか一方の場合であっても、各修飾基群においては同一の修飾基であっても2種以上が組み合わさって導入されてもよい。
(Optionally substituted hydrocarbon group)
In the modified cellulose fiber (B) of embodiment 1, one or more modifying groups selected from the modifying groups represented by the above general formula (1) and the following general formula (2) are introduced alone or in any combination. Even if the modifying group introduced is any one of the above groups of modifying groups, the same modifying group may be introduced in each group of modifying groups, or two or more types may be introduced in combination.
分散性の観点から、一般式(1)及び一般式(2)におけるR0はヒドロキシ基が好ましい。 From the viewpoint of dispersibility, R 0 in general formula (1) and general formula (2) is preferably a hydroxy group.
一般式(1)におけるR1の炭素数は、分散性の観点から、好ましくは25以下である。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、イソオクタデシル基、イコシル基、トリアコンチル基、フェニル基、メチルフェニル基等が例示される。 From the viewpoint of dispersibility, the number of carbon atoms in R 1 in general formula (1) is preferably 25 or less. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a 2-ethylhexyl group, a nonyl group, a decyl group, an undecyl group, a dodecyl group, a hexadecyl group, an octadecyl group, an isooctadecyl group, an icosyl group, a triacontyl group, a phenyl group, and a methylphenyl group.
一般式(2)におけるR1の炭素数は、分散性の観点から、好ましくは4以上であり、入手性及び反応性向上の観点から、好ましくは27以下である。具体的には、前記した一般式(1)におけるR1と同じものが挙げられる。 The number of carbon atoms in R1 in the general formula (2) is preferably 4 or more from the viewpoint of dispersibility, and is preferably 27 or less from the viewpoint of availability and improving reactivity. Specific examples include the same as R1 in the general formula (1) described above.
一般式(2)におけるAは、隣接する酸素原子とオキシアルキレン基を形成する。Aの炭素数は、入手性及びコストの観点から、好ましくは2以上であり、同様の観点から、好ましくは4以下である。具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基等が例示される。 In general formula (2), A forms an oxyalkylene group with the adjacent oxygen atom. From the viewpoints of availability and cost, the number of carbon atoms in A is preferably 2 or more, and from the same viewpoints, preferably 4 or less. Specific examples include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, and a hexylene group.
一般式(2)におけるnは、アルキレンオキサイドの付加モル数を示す。nは、分散性、入手性及びコストの観点から、好ましくは3以上であり、同様の観点から、好ましくは40以下である。 In general formula (2), n represents the number of moles of alkylene oxide added. From the viewpoints of dispersibility, availability, and cost, n is preferably 3 or more, and from the same viewpoints, n is preferably 40 or less.
一般式(2)におけるAとnの組み合わせとしては、分散性の観点から、好ましくはAが炭素数2以上3以下の直鎖又は分岐鎖の2価の飽和炭化水素基で、nが0以上20以下の数の組み合わせである。 From the viewpoint of dispersibility, the combination of A and n in general formula (2) is preferably such that A is a linear or branched divalent saturated hydrocarbon group having 2 to 3 carbon atoms, and n is a number between 0 and 20.
一般式(1)で表される修飾基の具体例としては、例えば、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、イソオクタデシル基、イコシル基、プロピルヒドロキシエチル基、ブチルヒドロキシエチル基、ペンチルヒドロキシエチル基、ヘキシルヒドロキシエチル基、ヘプチルヒドロキシエチル基、オクチルヒドロキシエチル基、2-エチルヘキシルヒドロキシエチル基、ノニルヒドロキシエチル基、デシルヒドロキシエチル基、ウンデシルヒドロキシエチル基、ドデシルヒドロキシエチル基、ヘキサデシルヒドロキシエチル基、オクタデシルヒドロキシエチル基、イソオクタデシルヒドロキシエチル基、イコシルヒドロキシエチル基、トリアコンチルヒドロキシエチル基等が挙げられる。 Specific examples of the modifying group represented by general formula (1) include, for example, pentyl, hexyl, octyl, 2-ethylhexyl, decyl, dodecyl, tetradecyl, hexadecyl, octadecyl, isooctadecyl, icosyl, propylhydroxyethyl, butylhydroxyethyl, pentylhydroxyethyl, hexylhydroxyethyl, heptylhydroxyethyl, octylhydroxyethyl, 2-ethylhexylhydroxyethyl, nonylhydroxyethyl, decylhydroxyethyl, undecylhydroxyethyl, dodecylhydroxyethyl, hexadecylhydroxyethyl, octadecylhydroxyethyl, isooctadecylhydroxyethyl, icosylhydroxyethyl, and triacontylhydroxyethyl.
一般式(2)で表される修飾基の具体例としては、例えば、3-ブトキシ-2-ヒドロキシ-プロピル基、3-ヘキトキシエチレンオキシド-2-ヒドロキシ-プロピル基、3-ヘキトキシ-2-ヒドロキシ-プロピル基、3-オクトキシエチレンオキシド-2-ヒドロキシ-プロピル基、3-オクトキシ-2-ヒドロキシ-プロピル基、6-エチル-3-ヘキトキシ-2-ヒドロキシ-プロピル基、6-エチル-3-ヘキトキシエチレンオキシド-2-ヒドロキシ-プロピル基、3-デトキシエチレンオキシド-2-ヒドロキシ-プロピル基、3-デトキシ-2-ヒドロキシ-プロピル基、3-ウンデトキシエチレンオキシド-2-ヒドロキシ-プロピル基、3-ウンデトキシ-2-ヒドロキシ-プロピル基、3-ドデトキシエチレンオキシド-2-ヒドロキシ-プロピル基、3-ドデトキシ-2-ヒドロキシ-プロピル基、3-ヘキサデトキシエチレンオキシド-2-ヒドロキシ-プロピル基、3-ヘキサデトキシ-2-ヒドロキシ-プロピル基、3-オクタデトキシエチレンオキシド-2-ヒドロキシ-プロピル基、3-オクタデトキシ-2-ヒドロキシ-プロピル基等が挙げられる。なお、アルキレンオキサイドの付加モル数は0以上50以下であればよく、例えば、前記したエチレンオキシド等のオキシアルキレン基を有する置換基において付加モル数が10、12、13、20モルの置換基が例示される。 Specific examples of the modifying group represented by general formula (2) include, for example, a 3-butoxy-2-hydroxypropyl group, a 3-hexoxyethyleneoxide-2-hydroxypropyl group, a 3-hexoxy-2-hydroxypropyl group, a 3-octoxyethyleneoxide-2-hydroxypropyl group, a 3-octoxy-2-hydroxypropyl group, a 6-ethyl-3-hexoxy-2-hydroxypropyl group, a 6-ethyl-3-hexoxyethyleneoxide-2-hydroxypropyl group, a 3-deoxyethyleneoxide-2-hydroxypropyl group, Examples of the alkylene oxide include 3-detoxyl-2-hydroxypropyl group, 3-undetoxyl-2-hydroxypropyl group, 3-undetoxyl-2-hydroxypropyl group, 3-dodetoxyl-2-hydroxypropyl group, 3-dodetoxyl-2-hydroxypropyl group, 3-hexadetoxyl-2-hydroxypropyl group, 3-hexadetoxyl-2-hydroxypropyl group, 3-octadetoxyl-2-hydroxypropyl group, and 3-octadetoxyl-2-hydroxypropyl group. The number of moles of alkylene oxide added may be 0 or more and 50 or less, and examples of the alkylene oxide having an oxyalkylene group such as the above-mentioned ethylene oxide include substituents having an added mole number of 10, 12, 13, and 20 moles.
(モル置換度(MS))
態様1の改質セルロース繊維(B)において、セルロースの無水グルコースユニット1モルに対する修飾基が導入されたモル量(モル置換度:MS)は、修飾基の種類により一概には限定できないが、分散性の観点から、好ましくは0.0001モル以上、より好ましくは、0.01モル以上、更に好ましくは0.1モル以上であり、また、セルロースI型結晶構造を有し、同様の観点から、好ましくは1.5モル以下、より好ましくは1.2モル以下、更に好ましくは1モル以下である。ここで、結合した修飾基が複数種の修飾基で構成されている場合、結合した修飾基のMSは、各修飾基のMSの合計である。なお、本明細書において、改質セルロース繊維(B)における修飾基のMSは、後述の実施例に記載の方法に従って測定することができる。
(Molar Substitution (MS))
In the modified cellulose fiber (B) of embodiment 1, the molar amount (molar substitution degree: MS) of the modified group introduced per 1 mole of anhydrous glucose unit of cellulose cannot be generally limited depending on the type of the modified group, but from the viewpoint of dispersibility, it is preferably 0.0001 moles or more, more preferably 0.01 moles or more, and even more preferably 0.1 moles or more, and from the same viewpoint of having a cellulose I type crystal structure, it is preferably 1.5 moles or less, more preferably 1.2 moles or less, and even more preferably 1 mole or less. Here, when the bonded modifying group is composed of multiple types of modifying groups, the MS of the bonded modifying group is the sum of the MS of each modifying group. In this specification, the MS of the modified group in the modified cellulose fiber (B) can be measured according to the method described in the Examples below.
<改質セルロース繊維(B)の製造方法>
本発明における改質セルロース繊維(B)は、上記したようにセルロース繊維に、修飾基、好ましくは前記の修飾基を有していてもよい炭化水素基がエーテル結合を介して結合しているが、修飾基の導入は、特に限定なく公知の方法に従って行うことができる。以下、態様1の改質セルロース繊維(B)を製造する方法の具体的な例を説明する。
<Method for producing modified cellulose fiber (B)>
In the modified cellulose fiber (B) of the present invention, as described above, a modifying group, preferably a hydrocarbon group which may have the above-mentioned modifying group, is bonded to the cellulose fiber via an ether bond, and the introduction of the modifying group can be carried out according to a known method without any particular limitation. A specific example of a method for producing the modified cellulose fiber (B) of embodiment 1 will be described below.
(態様1の改質セルロース繊維(B)を製造する方法)
態様1の改質セルロース繊維(B)の製造方法の具体例として、原料のセルロース繊維に対し、塩基存在下、特定の化合物を反応させる態様が挙げられる。
(Method for producing modified cellulose fiber (B) of embodiment 1)
A specific example of the method for producing the modified cellulose fiber (B) of embodiment 1 is a method in which a specific compound is reacted with the raw cellulose fiber in the presence of a base.
また、製造工程数低減の観点から、あらかじめ微細化されたセルロース繊維を原料のセルロース繊維として用いてよく、その場合の平均繊維径は、入手性およびコストの観点から、好ましくは1nm以上である。また、上限は特に設定されないが、取扱い性の観点から、好ましくは500nm以下である。 In addition, from the viewpoint of reducing the number of manufacturing steps, pre-micronized cellulose fibers may be used as the raw cellulose fibers. In this case, the average fiber diameter is preferably 1 nm or more from the viewpoints of availability and cost. In addition, there is no particular upper limit, but from the viewpoint of handleability, it is preferably 500 nm or less.
(塩基)
塩基としては、特に制限はないが、エーテル化反応を進行させる観点から、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、1~3級アミン、4級アンモニウム塩、イミダゾール及びその誘導体、ピリジン及びその誘導体、並びにアルコキシドからなる群より選ばれる1種又は2種以上が好ましい。具体的には、特開2017-053077号公報の段落0053~0058に記載の塩基が挙げられる。
(base)
The base is not particularly limited, but from the viewpoint of proceeding with the etherification reaction, one or more selected from the group consisting of alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides, primary to tertiary amines, quaternary ammonium salts, imidazole and its derivatives, pyridine and its derivatives, and alkoxides are preferred. Specific examples include the bases described in paragraphs 0053 to 0058 of JP2017-053077A.
塩基の量は、原料のセルロース繊維の無水グルコースユニットに対して、エーテル化反応を進行させる観点から、好ましくは0.01当量以上であり、製造コストの観点から、好ましくは10当量以下である。 The amount of base is preferably 0.01 equivalents or more relative to the anhydrous glucose units of the raw cellulose fiber in order to promote the etherification reaction, and is preferably 10 equivalents or less in terms of production costs.
なお、前記原料のセルロース繊維と塩基の混合は、溶媒の存在下で行ってもよい。溶媒としては、特に制限はなく、例えば、水、イソプロパノール、t-ブタノール、ジメチルホルムアミド、トルエン、メチルイソブチルケトン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、ヘキサン、1,4-ジオキサン、及びこれらの混合物が挙げられる。 The mixing of the raw cellulose fibers and base may be carried out in the presence of a solvent. There are no particular limitations on the solvent, and examples of the solvent include water, isopropanol, t-butanol, dimethylformamide, toluene, methyl isobutyl ketone, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, hexane, 1,4-dioxane, and mixtures thereof.
原料のセルロース繊維と塩基の混合は、均一に混合できるのであれば、温度や時間は特に制限はない。 There are no particular limitations on the temperature or time for mixing the raw cellulose fiber and base, as long as they can be mixed uniformly.
次に、前記で得られた原料のセルロース繊維と塩基の混合物に、修飾用化合物(本明細書において「エーテル化剤」ともいう)、好ましくは置換基を有していてもよい炭化水素基を導入するための化合物を添加して、原料のセルロース繊維とかかる化合物とを反応させる。かかる化合物としては、反応性を有する環状構造基を有する化合物を用いることが好ましく、エポキシ基を有する化合物を用いることがより好ましい。 Next, a modifying compound (also referred to as an "etherifying agent" in this specification), preferably a compound for introducing a hydrocarbon group that may have a substituent, is added to the mixture of the raw cellulose fiber and base obtained above, and the raw cellulose fiber is reacted with the compound. As such a compound, it is preferable to use a compound having a reactive cyclic structural group, and it is more preferable to use a compound having an epoxy group.
一般式(1)で表される修飾基をエーテル結合を介して結合させることができる化合物としては、例えば、特開2017-053077号公報の段落0079~0084に記載の酸化アルキレン化合物が挙げられる。 Examples of compounds to which the modifying group represented by general formula (1) can be bonded via an ether bond include the alkylene oxide compounds described in paragraphs 0079 to 0084 of JP 2017-053077 A.
一般式(2)で表される修飾基をエーテル結合を介して結合させることができる化合物としては、例えば、特開2017-053077号公報の段落0085~0091に記載のグリシジルエーテル化合物が挙げられる。 Examples of compounds to which the modifying group represented by general formula (2) can be bonded via an ether bond include the glycidyl ether compounds described in paragraphs 0085 to 0091 of JP 2017-053077 A.
修飾用化合物の量は、得られる改質セルロース繊維(B)における修飾基の所望の導入率により決めることができるが、反応性の観点から、原料のセルロース繊維の無水グルコースユニットに対して、好ましくは0.01当量以上であり、製造コストの観点から、好ましくは10当量以下である。 The amount of the modifying compound can be determined based on the desired introduction rate of the modifying group in the resulting modified cellulose fiber (B), but from the viewpoint of reactivity, it is preferably 0.01 equivalents or more relative to the anhydrous glucose units of the raw cellulose fiber, and from the viewpoint of production costs, it is preferably 10 equivalents or less.
(エーテル化反応)
前記化合物と原料のセルロース繊維とのエーテル化反応は、溶媒の存在下で、両者を混合することにより行うことができる。溶媒としては、特に制限はなく、前記塩基を存在させる際に使用することができると例示した溶媒を用いることができる。エーテル化反応の詳細については、特開2017-053077号公報の段落0070~0075の記載を参照することができる。
(Etherification reaction)
The etherification reaction between the compound and the raw cellulose fiber can be carried out by mixing the two in the presence of a solvent. The solvent is not particularly limited, and the solvents exemplified as those usable in the presence of the base can be used. For details of the etherification reaction, refer to the descriptions in paragraphs 0070 to 0075 of JP 2017-053077 A.
このようにして得られた態様1の改質セルロース繊維(B)を、公知の微細化処理、例えば、有機溶媒中で高圧ホモジナイザー等を用いた処理を行ってもよい。 The modified cellulose fiber (B) of embodiment 1 thus obtained may be subjected to a known micronization process, for example, a process using a high-pressure homogenizer in an organic solvent.
上記の改質セルロース繊維(A)及び(B)のいずれに関しても、改質セルロース繊維は、分散液の状態で使用することもできるし、あるいは乾燥処理等により該分散液から溶媒を除去して、乾燥した粉末状の改質セルロース繊維を得て、これを使用することもできる。ここで「粉末状」とは、改質セルロース繊維が凝集した粉末状であり、セルロース粒子を意味するものではない。 In either case of the modified cellulose fibers (A) and (B) above, the modified cellulose fibers can be used in the form of a dispersion, or the solvent can be removed from the dispersion by drying or other treatment to obtain dried powdery modified cellulose fibers, which can then be used. Here, "powdered" refers to a powdered form in which the modified cellulose fibers are aggregated, and does not mean cellulose particles.
粉末状の改質セルロース繊維としては、例えば、前記セルロース繊維の分散液をそのまま乾燥させた乾燥物;該乾燥物を機械処理で粉末化したもの;前記セルロース繊維の分散液を公知のスプレードライ法により粉末化したもの;前記セルロース繊維の分散液を公知のフリーズドライ法により粉末化したもの等が挙げられる。前記スプレードライ法は、前記セルロース繊維の分散液を大気中で噴霧し、乾燥させる方法である。 Examples of powdered modified cellulose fibers include a dried product obtained by drying the cellulose fiber dispersion as is; a dried product pulverized by mechanical processing; a cellulose fiber dispersion pulverized by a known spray drying method; and a cellulose fiber dispersion pulverized by a known freeze drying method. The spray drying method is a method in which the cellulose fiber dispersion is sprayed in the air and dried.
<改質セルロース繊維の特性>
改質セルロース繊維は、その原料として天然セルロース繊維を使用していることに起因して、セルロースI型結晶構造を有している。セルロースI型とは天然セルロースの結晶形のことであり、セルロースI型結晶化度とは、セルロース全体のうちのセルロースI型結晶領域量の占める割合のことを意味する。セルロースI型結晶構造の有無は、X線回折測定において、2θ=22.6°にピークがあることで判定することができる。
<Characteristics of modified cellulose fibers>
The modified cellulose fiber has a cellulose type I crystal structure due to the use of natural cellulose fibers as a raw material. Cellulose type I refers to the crystalline form of natural cellulose, and cellulose type I crystallinity refers to the proportion of cellulose type I crystalline regions in the entire cellulose. The presence or absence of the cellulose type I crystal structure can be determined by the presence of a peak at 2θ=22.6° in X-ray diffraction measurement.
改質セルロース繊維のセルロースI型結晶化度は、分散性の観点から、好ましくは30%以上、より好ましくは35%以上、更に好ましくは40%以上、更に好ましくは45%以上である。また、使用するセルロース原料のコストの観点から、好ましくは95%以下、より好ましくは90%以下、更に好ましくは85%以下、更に好ましくは80%以下である。なお、本明細書において、セルロース繊維や改質セルロース繊維等におけるセルロースI型結晶化度は、具体的には後述の実施例に記載の方法により測定される。 From the viewpoint of dispersibility, the cellulose I type crystallinity of the modified cellulose fiber is preferably 30% or more, more preferably 35% or more, even more preferably 40% or more, and even more preferably 45% or more. From the viewpoint of the cost of the cellulose raw material used, it is preferably 95% or less, more preferably 90% or less, even more preferably 85% or less, and even more preferably 80% or less. In this specification, the cellulose I type crystallinity of cellulose fibers, modified cellulose fibers, etc. is specifically measured by the method described in the Examples below.
改質セルロース繊維の平均繊維長は、生産効率及び機械的特性向上の観点から、好ましくは10nm以上、より好ましくは20nm以上、更に好ましくは50nm以上であり、一方、分散性の観点から、好ましくは500nm以下、より好ましくは400nm以下、更に好ましくは300nm以下である。改質セルロース繊維の平均繊維長は、後述の実施例に記載の方法によって測定することができる。 From the viewpoint of improving production efficiency and mechanical properties, the average fiber length of the modified cellulose fiber is preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more, and even more preferably 50 nm or more, while from the viewpoint of dispersibility, it is preferably 500 nm or less, more preferably 400 nm or less, and even more preferably 300 nm or less. The average fiber length of the modified cellulose fiber can be measured by the method described in the examples below.
改質セルロース繊維の平均繊維径は、生産効率及び機械的特性向上の観点から、好ましくは1nm以上、より好ましくは2nm以上、更に好ましくは3nm以上であり、分散性の観点から、好ましくは30nm以下、より好ましくは20nm以下、更に好ましくは10nm以下、更に好ましくは5nm以下である。改質セルロース繊維の平均繊維径は、後述の実施例に記載の方法によって測定することができる。 From the viewpoint of improving production efficiency and mechanical properties, the average fiber diameter of the modified cellulose fiber is preferably 1 nm or more, more preferably 2 nm or more, and even more preferably 3 nm or more, and from the viewpoint of dispersibility, it is preferably 30 nm or less, more preferably 20 nm or less, even more preferably 10 nm or less, and even more preferably 5 nm or less. The average fiber diameter of the modified cellulose fiber can be measured by the method described in the examples below.
改質セルロース繊維の平均アスペクト比は、生産効率及び機械的特性向上の観点から、好ましくは1以上、より好ましくは5以上、更に好ましくは8以上、更に好ましくは35以上であり、分散性の観点から、好ましくは100以下、より好ましくは100未満、更に好ましくは80以下、更に好ましくは55以下、更に好ましくは50以下である。改質セルロース繊維の平均アスペクト比は、後述の実施例に記載の方法によって測定することができる。 The average aspect ratio of the modified cellulose fiber is preferably 1 or more, more preferably 5 or more, even more preferably 8 or more, and even more preferably 35 or more, from the viewpoint of production efficiency and improvement of mechanical properties, and is preferably 100 or less, more preferably less than 100, even more preferably 80 or less, even more preferably 55 or less, and even more preferably 50 or less, from the viewpoint of dispersibility. The average aspect ratio of the modified cellulose fiber can be measured by the method described in the examples below.
本発明のチオール化合物含有組成物におけるチオール化合物の含有量は、チオール化合物を含有する観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上である。また、改質セルロース繊維を含有する観点から、好ましくは99.9質量%以下、より好ましくは99質量%以下、更に好ましくは98質量%以下である。 The content of the thiol compound in the thiol compound-containing composition of the present invention is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and even more preferably 80% by mass or more, from the viewpoint of containing the thiol compound. Also, from the viewpoint of containing the modified cellulose fiber, it is preferably 99.9% by mass or less, more preferably 99% by mass or less, and even more preferably 98% by mass or less.
本発明のチオール化合物含有組成物における改質セルロース繊維の含有量は、改質セルロース繊維の効果の発現の観点から、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは1質量%以上であり、分散性の観点から、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。 The content of the modified cellulose fiber in the thiol compound-containing composition of the present invention is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and even more preferably 1% by mass or more, from the viewpoint of the expression of the effect of the modified cellulose fiber, and is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or less, from the viewpoint of dispersibility.
本発明のチオール化合物含有組成物における改質セルロース繊維/チオール化合物の質量比は、改質セルロース繊維の効果の発現の観点から、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.005以上、更に好ましくは0.01以上、分散性の観点から、好ましくは0.3以下、より好ましくは0.2以下、更に好ましくは0.1以下である。 The mass ratio of modified cellulose fiber/thiol compound in the thiol compound-containing composition of the present invention is preferably 0.001 or more, more preferably 0.005 or more, and even more preferably 0.01 or more, from the viewpoint of expression of the effect of the modified cellulose fiber, and is preferably 0.3 or less, more preferably 0.2 or less, and even more preferably 0.1 or less, from the viewpoint of dispersibility.
なお、改質セルロース繊維を2種以上用いる場合における改質セルロース繊維の含有量は合計量を、チオール化合物を2種以上用いる場合におけるチオール化合物の含有量は合計量を指す。チオール化合物含有組成物における改質セルロース繊維の含有量、改質セルロース繊維/チオール化合物の質量比には、修飾基を含めないために、改質セルロース繊維におけるセルロース繊維(換算量)を用いる。 When two or more types of modified cellulose fibers are used, the content of the modified cellulose fibers refers to the total amount, and when two or more types of thiol compounds are used, the content of the thiol compounds refers to the total amount. The content of modified cellulose fibers in the thiol compound-containing composition and the mass ratio of modified cellulose fiber/thiol compound use the cellulose fiber (equivalent amount) in the modified cellulose fiber, so as not to include the modifying group.
本発明のチオール化合物含有組成物には、例えば、可塑剤、充填剤、顔料、チキソ性付与剤、プロセスオイル、補強材、骨材、硬化促進剤、難燃剤、増粘剤、レベリング剤、重合触媒、内部離型剤、光安定化剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、着色防止剤、染料などの成分が任意に含まれていてもよい。これらの他の成分は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。 The thiol compound-containing composition of the present invention may optionally contain components such as plasticizers, fillers, pigments, thixotropic agents, process oils, reinforcing materials, aggregates, hardening accelerators, flame retardants, thickeners, leveling agents, polymerization catalysts, internal mold release agents, light stabilizers, UV absorbers, antioxidants, color inhibitors, and dyes. These other components may be used alone or in combination of two or more.
〔チオール化合物含有組成物の製造方法〕
本発明のチオール化合物含有組成物の製造方法は、特に限定されるものではないが、500nmを超える平均繊維長の改質セルロース繊維をチオール化合物中で微細化する工程を含む製造態様が好適に例示される。
[Method for producing a thiol compound-containing composition]
The method for producing the thiol compound-containing composition of the present invention is not particularly limited, but a preferred example is a production embodiment that includes a step of micronizing modified cellulose fibers having an average fiber length of more than 500 nm in a thiol compound.
本製造態様において、微細化処理に供される改質セルロース繊維は、上記した改質セルロース繊維(A)及び改質セルロース繊維(B)からなる群より選択される一種以上である。また、微細化処理に供される改質セルロース繊維としては、分散性の観点から、平均繊維長が1μm以上1000μm以下の範囲内に短繊維化された改質セルロース繊維を用いることが好ましい。このような短繊維セルロース繊維の平均繊維長は、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上、更に好ましくは30μm以上、更に好ましくは50μm以上であり、また、好ましくは1000μm以下、より好ましくは800μm以下、更に好ましくは500μm以下、更に好ましくは400μm以下である。また、平均繊維径は、好ましくは1μm以上、より好ましくは3μm以上、更に好ましくは5μm以上であり、また、好ましくは300μm以下、より好ましくは100μm以下、更に好ましくは60μm以下である。 In this manufacturing embodiment, the modified cellulose fiber subjected to the micronization treatment is one or more selected from the group consisting of the modified cellulose fiber (A) and the modified cellulose fiber (B). In addition, from the viewpoint of dispersibility, it is preferable to use modified cellulose fiber whose average fiber length is shortened to within the range of 1 μm to 1000 μm as the modified cellulose fiber subjected to the micronization treatment. The average fiber length of such short fiber cellulose fiber is preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, even more preferably 30 μm or more, even more preferably 50 μm or more, and also preferably 1000 μm or less, more preferably 800 μm or less, even more preferably 500 μm or less, even more preferably 400 μm or less. In addition, the average fiber diameter is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, even more preferably 5 μm or more, and also preferably 300 μm or less, more preferably 100 μm or less, even more preferably 60 μm or less.
短繊維化処理としては公知の方法を用いることができ、対象のセルロース繊維をアルカリ加水分解処理、酸加水分解処理、過酸化水素処理、紫外線処理、電子線処理、熱水分解処理、機械処理、酵素処理などにより短繊維化することができる。なお、微細化処理に供される改質セルロース繊維は、上記の修飾基やイオン性基を導入前に短繊維化してもよいし、導入後に短繊維化してもよい。例えば、原料のセルロース繊維にイオン性基を導入後、短繊維化処理を行い、次いで修飾基を導入し、得られた短繊維化改質セルロース繊維をチオール化合物中で微細化処理する製造態様などが挙げられる。 A known method can be used for the fiber shortening treatment, and the target cellulose fiber can be shortened by alkaline hydrolysis treatment, acid hydrolysis treatment, hydrogen peroxide treatment, ultraviolet treatment, electron beam treatment, hot water decomposition treatment, mechanical treatment, enzyme treatment, etc. The modified cellulose fiber to be subjected to the fine fiber shortening treatment may be shortened before or after the introduction of the above-mentioned modifying group or ionic group. For example, there is a manufacturing mode in which ionic groups are introduced into the raw cellulose fiber, followed by fiber shortening treatment, and then modifying groups are introduced, and the resulting shortened modified cellulose fiber is finely treated in a thiol compound.
微細化処理で使用できる装置としては公知の分散機が好適なものとして挙げられる。例
えば、撹拌翼を備えた撹拌機、離解機、叩解機、低圧ホモジナイザー、高圧ホモジナイザ
ー、グラインダー、カッターミル、ボールミル、ジェットミル、ロールミル、短軸混練機
、2軸機混練機、短軸押出機、2軸押出機、超音波攪拌機、家庭用ジューサーミキサー等
を用いることができる。装置の運転条件は、添付の取扱い説明書を参照しつつ適宜設定す
ればよい。
Suitable examples of devices that can be used in the micronization treatment include known dispersing machines. For example, a stirrer equipped with stirring blades, a disintegrator, a beater, a low-pressure homogenizer, a high-pressure homogenizer, a grinder, a cutter mill, a ball mill, a jet mill, a roll mill, a single-shaft kneader, a twin-shaft kneader, a single-shaft extruder, a twin-shaft extruder, an ultrasonic stirrer, a home juicer mixer, etc. can be used. The operating conditions of the device may be appropriately set by referring to the attached instruction manual.
本発明のチオール化合物含有組成物は、改質セルロース繊維の分散性に優れるため、チオエステル樹脂組成物やチオウレタン樹脂組成物の製造などに好適に用いることができる。以下、本発明のチオール化合物含有組成物の重合生成物について説明する。 The thiol compound-containing composition of the present invention has excellent dispersibility for modified cellulose fibers, and can therefore be suitably used for the production of thioester resin compositions and thiourethane resin compositions. The polymerization product of the thiol compound-containing composition of the present invention will be described below.
〔チオール化合物含有組成物の重合生成物〕
本発明におけるチオール化合物含有組成物の重合生成物としてはチオエステル樹脂組成物、チオウレタン樹脂組成物からなる群より選択される1種以上が好ましい。
[Polymerization product of thiol compound-containing composition]
The polymerization product of the thiol compound-containing composition in the present invention is preferably at least one selected from the group consisting of a thioester resin composition and a thiourethane resin composition.
チオール化合物含有組成物の重合生成物がチオエステル樹脂組成物の場合、求められる物性や反応性に応じて、テレフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸等の芳香族系やアジピン酸、セバシン酸、(イソ)フタル酸等の脂肪族系等の多価カルボン酸(分子中にカルボキシル基を2個以上有するもの)を選択し、常法に従い適宜重合反応を行うことで所望のチオエステル樹脂組成物を得ることが出来る。 When the polymerization product of the thiol compound-containing composition is a thioester resin composition, the desired thioester resin composition can be obtained by selecting an aromatic polycarboxylic acid (having two or more carboxyl groups in the molecule) such as terephthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, etc., or an aliphatic polycarboxylic acid (having two or more carboxyl groups in the molecule) such as adipic acid, sebacic acid, (iso)phthalic acid, etc., according to the desired physical properties and reactivity, and carrying out an appropriate polymerization reaction according to a conventional method.
チオール化合物含有組成物の重合生成物がチオウレタン樹脂組成物の場合、求められる物性や反応性に応じて、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族系やペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の脂肪族系等のイソシアネート(分子中にイソシアネート基を2個以上有するもの)を選択し、常法に従い適宜重合反応を行うことで所望のチオウレタン樹脂組成物を得ることが出来る。 When the polymerization product of the thiol compound-containing composition is a thiourethane resin composition, the desired thiourethane resin composition can be obtained by selecting an isocyanate (having two or more isocyanate groups in the molecule) such as an aromatic isocyanate such as tolylene diisocyanate or diphenylmethane diisocyanate, or an aliphatic isocyanate such as pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, or tetramethylxylylene diisocyanate, depending on the desired physical properties and reactivity, and carrying out an appropriate polymerization reaction according to a conventional method.
本発明のチオール化合物含有組成物の重合生成物における改質セルロースの量は、配合量で換算して、(修飾基等を含まない)セルロース換算で、物性発現の観点から、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.15質量%以上である。また、ハンドリング性の観点から、好ましくは35質量%以下、より好ましくは25質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。 The amount of modified cellulose in the polymerization product of the thiol compound-containing composition of the present invention is, in terms of the blend amount, preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and even more preferably 0.15% by mass or more, in terms of cellulose (not including modifying groups, etc.), from the viewpoint of physical property expression. Also, from the viewpoint of handleability, it is preferably 35% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and even more preferably 15% by mass or less.
触媒としては、樹脂の種類に応じて適宜選択でき、例えば、チオウレタン組成物の場合の触媒としては、ルイス酸、第3級アミン、有機酸、アミン有機酸塩などが挙げられる。触媒は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。 The catalyst can be appropriately selected depending on the type of resin. For example, in the case of a thiourethane composition, catalysts include Lewis acids, tertiary amines, organic acids, and amine-organic acid salts. The catalysts may be used alone or in combination of two or more.
触媒の割合は、硬化剤の種類などに応じて適宜選択できるが、例えば、チオール化合物含有組成物100質量部に対して好ましくは0.01~100質量部である。 The proportion of catalyst can be appropriately selected depending on the type of curing agent, etc., but is preferably 0.01 to 100 parts by mass per 100 parts by mass of the thiol compound-containing composition, for example.
〔その他の成分〕
本発明のチオール化合物含有組成物の重合生成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、例えば、可塑剤、結晶核剤、充填剤(無機充填剤、有機充填剤)、加水分解抑制剤、難燃剤、酸化防止剤、炭化水素系ワックス類やアニオン型界面活性剤である滑剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、防曇剤、光安定剤、顔料、防カビ剤、抗菌剤、発泡剤、内部離型剤、着色防止剤、界面活性剤;でんぷん類、アルギン酸等の多糖類;ゼラチン、ニカワ、カゼイン等の天然たんぱく質;タンニン、ゼオライト、セラミックス、金属粉末等の無機化合物;香料;流動調整剤;レベリング剤;導電剤;紫外線分散剤;消臭剤等が含まれていても構わない。さらに、本発明の効果を阻害しない範囲内で、他の高分子材料や他の組成物を添加することも可能である。
[Other ingredients]
The polymerization product of the thiol compound-containing composition of the present invention may contain, for example, plasticizers, crystal nucleating agents, fillers (inorganic fillers, organic fillers), hydrolysis inhibitors, flame retardants, antioxidants, lubricants such as hydrocarbon waxes and anionic surfactants, ultraviolet absorbers, antistatic agents, antifogging agents, light stabilizers, pigments, mildew inhibitors, antibacterial agents, foaming agents, internal release agents, coloring inhibitors, surfactants; starches, polysaccharides such as alginic acid; natural proteins such as gelatin, glue, and casein; inorganic compounds such as tannins, zeolites, ceramics, and metal powders; fragrances; flow regulators; leveling agents; conductive agents; ultraviolet light dispersants; deodorants, etc., within the range that does not impair the effects of the present invention. Furthermore, it is also possible to add other polymer materials and other compositions within the range that does not impair the effects of the present invention.
本発明のチオール化合物含有組成物の重合生成物は、塗工成形、押出成形、射出成形、プレス成形、注型成形又は溶媒キャスト法等の公知の成形方法を適宜用いることによって成形することができる。 The polymerization product of the thiol compound-containing composition of the present invention can be molded by appropriately using a known molding method such as coating molding, extrusion molding, injection molding, press molding, cast molding, or solvent casting.
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。なお、「常圧」とは101.3kPaを、「常温」とは25℃を示す。 The present invention will be specifically explained below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples. Note that "normal pressure" refers to 101.3 kPa, and "normal temperature" refers to 25°C.
〔アニオン変性セルロース繊維、短繊維化されたアニオン変性セルロース繊維、及び微細化処理された改質セルロース繊維の平均繊維径、平均繊維長及び平均アスペクト比〕
対象となる上記セルロース繊維又は上記セルロース繊維を含有するチオール化合物含有組成物に脱イオン水又はDMFを加えて、その濃度が0.0001質量%の分散液を調製し、該分散液をマイカ(雲母)上に滴下して乾燥したものを観察試料として、原子間力顕微鏡(AFM、Nanoscope III Tapping mode AFM、Digital instrument社製、プローブはナノセンサーズ社製Point Probe (NCH)を使用)を用いて、該観察試料中のセルロース繊維の繊維高さ(繊維のあるところとないところの高さの差)を測定する。その際、該セルロース繊維が確認できる顕微鏡画像において、該セルロース繊維を無作為に100本抽出し、それらの繊維高さから数平均繊維径を算出する。繊維方向の距離から平均繊維長を算出する。平均アスペクト比は平均繊維長/平均繊維径より算出する。
[Average fiber diameter, average fiber length, and average aspect ratio of anionically modified cellulose fibers, shortened anionically modified cellulose fibers, and finely refined modified cellulose fibers]
Deionized water or DMF is added to the cellulose fibers or the thiol compound-containing composition containing the cellulose fibers to prepare a dispersion having a concentration of 0.0001% by mass, and the dispersion is dropped onto mica and dried to obtain an observation sample. The fiber height (difference in height between the area where the fibers are present and the area where the fibers are not present) of the cellulose fibers in the observation sample is measured using an atomic force microscope (AFM, Nanoscope III Tapping mode AFM, manufactured by Digital Instrument Co., Ltd., and the probe is Nanosensors Point Probe (NCH)). At that time, 100 cellulose fibers are randomly extracted from a microscope image in which the cellulose fibers can be confirmed, and the number average fiber diameter is calculated from the fiber heights. The average fiber length is calculated from the distance in the fiber direction. The average aspect ratio is calculated from the average fiber length/average fiber diameter.
〔原料のセルロース繊維の平均繊維径及び平均繊維長〕
測定対象のセルロース繊維に脱イオン水を加えて、その含有量が0.01質量%の分散液を調製する。該分散液を湿式分散タイプ画像解析粒度分布計(ジャスコインターナショナル社製、商品名:IF-3200)を用いて、フロントレンズ:2倍、テレセントリックズームレンズ:1倍、画像分解能:0.835μm/ピクセル、シリンジ内径:6515μm、スペーサー厚み:500μm、画像認識モード:ゴースト、閾値:8、分析サンプル量:1mL、サンプリング:15%の条件で測定する。セルロース繊維を100本測定し、それらの平均ISO繊維径を平均繊維径をとして、平均ISO繊維長を平均繊維長として算出する。
[Average fiber diameter and average fiber length of raw cellulose fibers]
Deionized water is added to the cellulose fibers to be measured to prepare a dispersion with a content of 0.01% by mass. The dispersion is measured using a wet dispersion type image analysis particle size distribution meter (manufactured by Jusco International, product name: IF-3200) under the following conditions: front lens: 2x, telecentric zoom lens: 1x, image resolution: 0.835 μm/pixel, syringe inner diameter: 6515 μm, spacer thickness: 500 μm, image recognition mode: ghost, threshold: 8, analysis sample amount: 1 mL, sampling: 15%. 100 cellulose fibers are measured, and the average ISO fiber diameter and average ISO fiber length are calculated as the average fiber diameter and average fiber length, respectively.
〔分散液中の固形分含有量〕
ハロゲン水分計(島津製作所社製;商品名「MOC-120H」)を用いて測定する。サンプル1gに対して150℃恒温で30秒ごとの測定を行い、質量減少がサンプルの初期量の0.1%以下となった値を固形分含有量とする。
[Solid content in dispersion]
The measurement is performed using a halogen moisture meter (manufactured by Shimadzu Corporation; product name "MOC-120H"). Measurements are performed every 30 seconds for 1 g of sample at a constant temperature of 150°C, and the value at which the mass loss is 0.1% or less of the initial amount of the sample is regarded as the solid content.
〔アニオン変性セルロース繊維及び改質セルロース繊維のアニオン性基含有量〕
乾燥質量0.5gの測定対象のセルロース繊維をビーカーにとり、脱イオン水又はメタノール/水=2/1(体積比)の混合溶媒を加えて全体で55mLとし、ここに0.01M塩化ナトリウム水溶液5mLを加えて分散液を調製する。測定対象のセルロース繊維が十分に分散するまで該分散液を攪拌する。この分散液に0.1M塩酸を加えてpHを2.5~3に調整し、自動滴定装置(東亜ディーケーケー社製、商品名「AUT-701」)を用い、0.05M水酸化ナトリウム水溶液を、待ち時間60秒の条件で該分散液に滴下し、1分ごとの電導度及びpHの値を測定する。pH11程度になるまで測定を続け、電導度曲線を得る。この電導度曲線から、水酸化ナトリウム滴定量を求め、次式により、測定対象のセルロース繊維のアニオン性基含有量を算出する。
アニオン性基含有量(mmol/g)=[水酸化ナトリウム水溶液滴定量(mL)×水酸化ナトリウム水溶液濃度(0.05M)]/[測定対象のセルロース繊維の質量(0.5g)]
[Anionic Group Content of Anionically Modified Cellulose Fibers and Modified Cellulose Fibers]
A cellulose fiber to be measured having a dry mass of 0.5 g is placed in a beaker, deionized water or a mixed solvent of methanol/water = 2/1 (volume ratio) is added to make a total of 55 mL, and 5 mL of 0.01 M sodium chloride aqueous solution is added thereto to prepare a dispersion. The dispersion is stirred until the cellulose fiber to be measured is sufficiently dispersed. 0.1 M hydrochloric acid is added to the dispersion to adjust the pH to 2.5 to 3, and an automatic titrator (manufactured by DKK-TOA Corporation, product name "AUT-701") is used to drop a 0.05 M sodium hydroxide aqueous solution into the dispersion under the condition of a waiting time of 60 seconds, and the conductivity and pH values are measured every minute. The measurement is continued until the pH is about 11, and a conductivity curve is obtained. The sodium hydroxide titration amount is determined from this conductivity curve, and the anionic group content of the cellulose fiber to be measured is calculated by the following formula.
Anionic group content (mmol/g) = [titration amount of sodium hydroxide aqueous solution (mL) × concentration of sodium hydroxide aqueous solution (0.05 M)] / [mass of cellulose fiber to be measured (0.5 g)]
〔改質セルロース繊維(A)の修飾基の平均結合量及び導入率〕
修飾基の平均結合量を次のIR測定方法により求め、下記式によりその平均結合量及び導入率を算出する。IR測定は、具体的には、乾燥させた改質セルロース繊維の赤外吸収スペクトルを赤外吸収分光装置(IR)(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製、Nicolet 6700)を用いATR法にて測定し、式AおよびBにより、修飾基の平均結合量及び導入率を算出する。以下はアニオン性基がカルボキシ基の場合、即ち、酸化セルロース繊維の場合を示す。以下の「1720cm-1のピーク強度」は、カルボニル基に由来するピーク強度である。なお、カルボキシ基以外のアニオン性基の場合は波数の値を適宜変更し、修飾基の平均結合量及び導入率を算出すればよい。
<式A-1(イオン結合の場合)>
修飾基の平均結合量(mmol/g)=a×(b-c)÷b
a:酸化セルロース繊維のカルボキシ基含有量(mmol/g)
b:酸化セルロース繊維の1720cm-1のピーク強度
c:改質セルロース繊維の1720cm-1のピーク強度
<式A-2(アミド結合の場合)>
修飾基の平均結合量(mmol/g)=d-e
d:酸化セルロース繊維のカルボキシ基含有量(mmol/g)
e:改質セルロース繊維のカルボキシ基含有量(mmol/g)
<式B>
修飾基の導入率(mol%)=100×f/g
f:修飾基の平均結合量(mmol/g)
g:酸化セルロース繊維のカルボキシ基含有量(mmol/g)
[Average bond amount and introduction rate of modifying groups in modified cellulose fiber (A)]
The average bond amount of the modifying group is determined by the following IR measurement method, and the average bond amount and introduction rate are calculated by the following formula. Specifically, in the IR measurement, the infrared absorption spectrum of the dried modified cellulose fiber is measured by the ATR method using an infrared absorption spectrometer (IR) (Nicolet 6700, manufactured by Thermo Fisher Scientific), and the average bond amount and introduction rate of the modifying group are calculated by formulas A and B. The following shows the case where the anionic group is a carboxy group, that is, the case of oxidized cellulose fiber. The "peak intensity at 1720 cm -1 " below is the peak intensity derived from a carbonyl group. In the case of an anionic group other than a carboxy group, the value of the wave number can be appropriately changed to calculate the average bond amount and introduction rate of the modifying group.
<Formula A-1 (in the case of ionic bond)>
Average amount of modified groups bonded (mmol/g)=a×(b−c)÷b
a: Carboxy group content of oxidized cellulose fiber (mmol/g)
b: Peak intensity at 1720 cm −1 of oxidized cellulose fiber c: Peak intensity at 1720 cm −1 of modified cellulose fiber <Formula A-2 (in the case of amide bond)>
Average amount of modified group bonded (mmol/g) = d - e
d: Carboxy group content of oxidized cellulose fiber (mmol/g)
e: Carboxylic group content of modified cellulose fiber (mmol/g)
<Formula B>
Modification group introduction rate (mol%) = 100 x f/g
f: average bond amount of modifying group (mmol/g)
g: Carboxy group content of oxidized cellulose fiber (mmol/g)
〔改質セルロース繊維(B)における置換基の導入の程度(MS)〕
最初に、測定対象のセルロース中に含有される置換基の導入質量(質量%)を、Analytical Chemistry, Vol. 51, No.13, 2172 (1979)、「第十五改正日本薬局方(ヒドロキシプロピルセルロースの分析方法の項)」等に記載の、セルロースエーテルのアルコキシ基の平均付加モル数を分析する手法として知られるZeisel法に準じて算出する。以下に手順を示す。
(i)200mLメスフラスコにn-テトラデカン0.1gを加え、ヘキサンにて標線までメスアップを行い、内標溶液を調製する。
(ii)精製、乾燥を行った測定対象のセルロース70mg、アジピン酸80mgを10mLバイアル瓶に精秤し、ヨウ化水素酸2mLを加えて密栓する。
(iii)上記バイアル瓶中の混合物を、スターラーチップにより攪拌しながら、160℃のブロックヒーターにて1時間加熱する。
(IV)加熱後、バイアルに内標溶液2mL、ジエチルエーテル2mLを順次注入し、常温で1分間攪拌する。
(v)バイアル瓶中の2相に分離した混合物の上層(ジエチルエーテル層)をガスクロマトグラフィー(SHIMADZU社製、商品名:GC2010Plus)にて分析する。
(vi)測定対象のセルロースを、その改質に用いたエーテル化剤5mg、10mg、15mgにそれぞれ変更する以外は、(ii)~(v)と同様の方法で分析を行い、エーテル化剤の検量線を作成する。
(vii)作成した検量線と、測定対象のセルロースの分析結果から、測定対象のセルロース中に含有される置換基を定量する。分析条件は以下のとおりである。
[Degree of introduction of substituents (MS) in modified cellulose fiber (B)]
First, the mass (mass%) of the substituents contained in the cellulose to be measured is calculated according to the Zeisel method, which is known as a method for analyzing the average number of moles of alkoxy groups added to a cellulose ether, as described in Analytical Chemistry, Vol. 51, No. 13, 2172 (1979), "The 15th Revised Japanese Pharmacopoeia (section on the analysis method for hydroxypropyl cellulose)" and the like. The procedure is as follows.
(i) Add 0.1 g of n-tetradecane to a 200 mL measuring flask and fill up to the mark with hexane to prepare an internal standard solution.
(ii) 70 mg of the purified and dried cellulose to be measured and 80 mg of adipic acid are precisely weighed into a 10 mL vial, and 2 mL of hydroiodic acid is added and the vial is then sealed.
(iii) The mixture in the vial is heated in a block heater at 160° C. for 1 hour while being stirred with a stirrer tip.
(IV) After heating, inject 2 mL of the internal standard solution and 2 mL of diethyl ether into the vial, successively, and stir at room temperature for 1 minute.
(v) The upper layer (diethyl ether layer) of the mixture separated into two phases in the vial is analyzed by gas chromatography (manufactured by Shimadzu Corporation, product name: GC2010Plus).
(vi) Analyze in the same manner as (ii) to (v), except that the cellulose to be measured is changed to 5 mg, 10 mg, or 15 mg of the etherification agent used to modify it, and prepare a calibration curve for the etherification agent.
(vii) The substituents contained in the cellulose to be measured are quantified based on the prepared calibration curve and the analysis results of the cellulose to be measured. The analytical conditions are as follows:
カラム:アジレント・テクノロジー社製、商品名:DB-5(12m、0.2mm×0.33μm)
カラム温度:30℃(10min Hold)→10℃/min→300℃(10min Hold)
インジェクター温度:300℃
検出器温度:300℃
打ち込み量:1μL
Column: Agilent Technologies, product name: DB-5 (12 m, 0.2 mm x 0.33 μm)
Column temperature: 30° C. (10 min hold) → 10° C./min → 300° C. (10 min hold)
Injector temperature: 300°C
Detector temperature: 300°C
Amount injected: 1 μL
次いで、得られた置換基の導入質量から、下記数式(1)又は(2)を用いてモル置換度(MS)を算出する。
数式(1):導入する置換基が一種類の場合
MS=(W/Mw)/((100-W)/162.14)
W:改質セルロース繊維中の置換基の導入質量(質量%)
Mw:導入したエーテル化剤の分子量(g/mol)
Next, the molar substitution (MS) is calculated from the introduced mass of the obtained substituent using the following formula (1) or (2).
Formula (1): When one type of substituent is introduced, MS=(W/Mw)/((100-W)/162.14)
W: Mass (% by mass) of the substituent introduced into the modified cellulose fiber
Mw: Molecular weight of the introduced etherification agent (g/mol)
数式(2):導入する置換基が二種類の場合
MS1=(W1/Mw1)/((100-W1-W2)/162.14)
MS2=(W2/Mw2)/((100-W1-W2)/162.14)
MS1:一種類目の置換基のモル置換度
MS2:二種類目の置換基のモル置換度
W1:改質セルロース繊維中の一種類目の置換基の導入質量(質量%)
W2:改質セルロース繊維中の二種類目の置換基の導入質量(質量%)
Mw1:導入した一種類目のエーテル化剤の分子量(g/mol)
Mw2:導入した二種類目のエーテル化剤の分子量(g/mol)
Formula (2): When two types of substituents are introduced, MS 1 =(W 1 /Mw 1 )/((100-W 1 -W 2 )/162.14)
MS 2 = (W 2 /Mw 2 )/((100-W 1 -W 2 )/162.14)
MS 1 : Molar substitution of the first substituent
MS 2 : Molar substitution of the second substituent
W 1 : Mass (% by mass) of the first type of substituent introduced into the modified cellulose fiber
W2 : Mass (mass%) of the second type of substituent introduced into the modified cellulose fiber
Mw 1 : Molecular weight of the first etherification agent introduced (g/mol)
Mw2 : Molecular weight of the second etherification agent introduced (g/mol)
〔改質セルロース繊維におけるセルロース繊維(換算量)〕
改質セルロース繊維におけるセルロース量(換算量)とは、改質セルロース繊維中の、修飾基を除いたセルロースの量である。本発明における改質セルロース繊維は、修飾基の式量が相当程度(例えばグルコースの分子量よりも)大きい場合があるので、本明細書において、修飾基の式量の違いを排除して説明した方が妥当である場合、改質セルロース繊維の量ではなく、改質セルロース繊維を構成するセルロースの量(換算量)で表示する。
改質セルロース繊維におけるセルロース繊維(換算量)は、以下の方法によって測定する。
[Cellulose fiber (equivalent amount) in modified cellulose fiber]
The cellulose amount (equivalent amount) in the modified cellulose fiber is the amount of cellulose in the modified cellulose fiber excluding the modifying group. In the modified cellulose fiber of the present invention, the formula weight of the modifying group may be considerably larger (for example, larger than the molecular weight of glucose), so in this specification, when it is appropriate to describe the modified cellulose fiber without considering the difference in the formula weight of the modifying group, the amount (equivalent amount) of cellulose constituting the modified cellulose fiber is expressed instead of the amount of the modified cellulose fiber.
The amount of cellulose fiber (converted amount) in the modified cellulose fiber is measured by the following method.
(1)添加される「修飾用化合物」が1種類の場合
セルロース繊維量(換算量)を下記式Eによって算出する。
<式E>
セルロース繊維量(換算量)(g)=改質セルロース繊維の質量(g)/〔1+修飾用化合物の分子量(g/mol)×修飾基の平均結合量(mmol/g)×0.001〕
(2)添加される「修飾用化合物」が2種類以上の場合
各化合物のモル比率(即ち、添加される化合物の合計モル量を1とした時のモル比率)を考慮して、セルロース繊維量(換算量)を算出する。
(1) When one type of “modifying compound” is added, the amount of cellulose fiber (converted amount) is calculated by the following formula E.
<Formula E>
Amount of cellulose fiber (equivalent amount) (g) = mass of modified cellulose fiber (g) / [1 + molecular weight of modifying compound (g/mol) × average bond amount of modifying group (mmol/g) × 0.001]
(2) When two or more types of “modifying compounds” are added, the amount of cellulose fiber (equivalent amount) is calculated taking into account the molar ratio of each compound (i.e., the molar ratio when the total molar amount of the added compounds is taken as 1).
なお、セルロース繊維と修飾用化合物との結合様式がイオン結合の場合、上述の式において、「修飾用化合物の分子量」とは、修飾用化合物が第1級アミン、第2級アミン又は第3級アミンである場合は「共重合部を含めた修飾用化合物全体の分子量」を指し、修飾基を有する化合物が第4級アンモニウム化合物又はホスホニウム化合物である場合は「(共重合部を含めた修飾用化合物全体の分子量)-(陰イオン成分の分子量)」を指す。
一方、セルロース繊維と修飾用化合物との結合様式がアミド結合の場合、上述の式において、「修飾用化合物の分子量」とは、修飾用化合物が第1級アミン又は第2級アミンである場合、「(共重合部を含めた修飾基を有する化合物全体の分子量)-18」である。
In addition, when the bonding mode between the cellulose fiber and the modifying compound is an ionic bond, in the above formula, the "molecular weight of the modifying compound" refers to the "molecular weight of the entire modifying compound including the copolymer portion" when the modifying compound is a primary amine, secondary amine or tertiary amine, and refers to "(molecular weight of the entire modifying compound including the copolymer portion) - (molecular weight of the anionic component)" when the compound having a modifying group is a quaternary ammonium compound or a phosphonium compound.
On the other hand, when the bonding mode between the cellulose fiber and the modifying compound is an amide bond, in the above formula, when the modifying compound is a primary amine or a secondary amine, the "molecular weight of the modifying compound" is "(the molecular weight of the entire compound having the modifying group, including the copolymer portion) - 18."
〔各種セルロース繊維における結晶構造の確認〕
改質セルロース繊維等の各種セルロース繊維の結晶構造は、X線回折計(リガク社製、MiniFlexII)を用いて以下の条件で測定することにより確認する。
測定条件は、X線源:Cu/Kα-radiation、管電圧:30kv、管電流:15mA、測定範囲:回折角2θ=5~45°、X線のスキャンスピード:10°/minとする。測定用サンプルとしては、測定対象のセルロース繊維を面積320mm2×厚さ1mmのペレットに圧縮して作製する。また、セルロースI型結晶構造の結晶化度は得られたX線回折強度を、以下の式Cに基づいて算出する。
[Confirmation of crystal structure in various cellulose fibers]
The crystal structure of various cellulose fibers such as modified cellulose fibers is confirmed by measurement under the following conditions using an X-ray diffractometer (MiniFlex II, manufactured by Rigaku Corporation).
The measurement conditions are as follows: X-ray source: Cu/Kα-radiation, tube voltage: 30 kv, tube current: 15 mA, measurement range: diffraction angle 2θ = 5 to 45°, X-ray scan speed: 10°/min. The measurement sample is prepared by compressing the cellulose fiber to be measured into a pellet with an area of 320 mm 2 × thickness of 1 mm. The crystallinity of the cellulose I type crystal structure is calculated from the obtained X-ray diffraction intensity based on the following formula C.
<式C>
セルロースI型結晶化度(%)=[(I22.6-I18.5)/I22.6]×100
〔式中、I22.6は、X線回折における格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)の回折強度、I18.5は、アモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折強度を示す。〕
<Formula C>
Cellulose I type crystallinity (%) = [(I 22.6 -I 18.5 ) / I 22.6 ] × 100
(In the formula, I22.6 represents the diffraction intensity of the lattice plane (002 plane) (diffraction angle 2θ=22.6°) in X-ray diffraction, and I18.5 represents the diffraction intensity of the amorphous portion (diffraction angle 2θ=18.5°).)
一方、上記式Cで得られる結晶化度が35%以下の場合には、算出精度の向上の観点から、「木質科学実験マニュアル」(日本木材学会編;2000年4月発行)のP199-200の記載に則り、以下の式Dに基づいて算出することが好ましい。
したがって、上記式Cで得られる結晶化度が35%以下の場合には、以下の式Dに基づいて算出した値を結晶化度として用いることができる。
On the other hand, when the degree of crystallinity obtained by the above formula C is 35% or less, from the viewpoint of improving the calculation accuracy, it is preferable to calculate based on the following formula D in accordance with the description on pages 199-200 of the "Wood Science Experiment Manual" (edited by the Japan Wood Research Society; published in April 2000).
Therefore, when the degree of crystallinity obtained by the above formula C is 35% or less, the value calculated based on the following formula D can be used as the degree of crystallinity.
<式D>
セルロースI型結晶化度(%)=[Ac/(Ac+Aa)]×100
〔式中、Acは、X線回折における格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)、(011面)(回折角2θ=15.1°)および(0-11面)(回折角2θ=16.2°)のピーク面積の総和、Aaは,アモルファス部(回折角2θ=18.5°)のピーク面積を示し、各ピーク面積は得られたX線回折チャートをガウス関数でフィッティングすることで求める。〕
<Formula D>
Cellulose I type crystallinity (%) = [Ac / (Ac + Aa)] x 100
[In the formula, Ac is the sum of the peak areas of the lattice planes (002 plane) (diffraction angle 2θ=22.6°), (011 plane) (diffraction angle 2θ=15.1°) and (0-11 plane) (diffraction angle 2θ=16.2°) in X-ray diffraction, Aa is the peak area of the amorphous portion (diffraction angle 2θ=18.5°), and each peak area is determined by fitting the obtained X-ray diffraction chart with a Gaussian function.]
調製例1(アニオン変性セルロース繊維の調製)
針葉樹の漂白クラフトパルプ(フレッチャー チャレンジ カナダ社製、商品名「Machenzie」、CSF650ml)を天然セルロース繊維として用いた。TEMPOとしては、市販品(ALDRICH社製、Free radical、98質量%)を用いた。次亜塩素酸ナトリウムとしては、市販品(富士フイルム和光純薬工業社製)を用いた。臭化ナトリウムとしては、市販品(富士フイルム和光純薬工業社製)を用いた。
Preparation Example 1 (Preparation of Anion-Modified Cellulose Fibers)
Bleached coniferous kraft pulp (Fletcher Challenge Canada, trade name "Machenzie", CSF 650 ml) was used as the natural cellulose fiber. A commercially available product (ALDRICH, Free radical, 98 mass%) was used as the TEMPO. A commercially available product (FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as the sodium hypochlorite. A commercially available product (FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as the sodium bromide.
まず、針葉樹の漂白クラフトパルプ繊維100gを9900gの脱イオン水で十分に攪拌した後、該パルプ質量10gに対し、TEMPO 1.25g、臭化ナトリウム12.5g、5質量%次亜塩素酸ナトリウム28.4gをこの順で添加した。pHスタッドを用い、0.5M水酸化ナトリウムを滴下してpHを10.5に保持した。反応を120分(20℃)行った後、水酸化ナトリウムの滴下を停止し、酸化パルプを得た。脱イオン水を用いて得られた酸化パルプを十分に洗浄し、次いで脱水処理を行った。得られたアニオン変性セルロース繊維のアニオン性基はカルボシキ基であり、カルボキシ基含有量は1.3mmol/gであった。酸化セルロース繊維の平均繊維径は41μm、平均繊維長は1058μmであった。 First, 100 g of bleached softwood kraft pulp fiber was thoroughly stirred with 9900 g of deionized water, and then 1.25 g of TEMPO, 12.5 g of sodium bromide, and 28.4 g of 5% by mass sodium hypochlorite were added in this order to 10 g of the pulp. 0.5 M sodium hydroxide was added dropwise using a pH stud to maintain the pH at 10.5. After the reaction was carried out for 120 minutes (20°C), the addition of sodium hydroxide was stopped to obtain oxidized pulp. The obtained oxidized pulp was thoroughly washed with deionized water and then dehydrated. The anionic group of the obtained anion-modified cellulose fiber was a carboxyl group, and the carboxyl group content was 1.3 mmol/g. The average fiber diameter of the oxidized cellulose fiber was 41 μm, and the average fiber length was 1058 μm.
調製例2(短繊維化アニオン変性セルロース繊維の調製)
マグネティックスターラー、攪拌子を備えたバイアル瓶に、調製例1で得られた酸化セルロース繊維を絶乾質量で7.2g仕込み、処理液の質量が360gとなるまで、脱イオン水を添加した。得られた混合液を95℃で24時間撹拌した後、脱水処理を行うことで、短繊維化アニオン変性セルロース繊維を得た。得られたアニオン変性セルロース繊維のアニオン性基はカルボシキ基であり、カルボキシ基含有量は1.3mmol/gであった。短繊維化セルロース繊維の平均繊維径は41μm、平均繊維長は133μmであった。
Preparation Example 2 (Preparation of Short Anion-Modified Cellulose Fibers)
A vial equipped with a magnetic stirrer and a stirring bar was charged with 7.2 g (absolute dry mass) of the oxidized cellulose fibers obtained in Preparation Example 1, and deionized water was added until the mass of the treatment liquid reached 360 g. The resulting mixture was stirred at 95°C for 24 hours and then subjected to a dehydration treatment to obtain short fiber anion-modified cellulose fibers. The anionic groups of the obtained anion-modified cellulose fibers were carboxy groups, and the carboxy group content was 1.3 mmol/g. The average fiber diameter of the short fiber cellulose fibers was 41 μm, and the average fiber length was 133 μm.
実施例1
マグネティックスターラー、攪拌子を備えたビーカーに、調製例2で得られた短繊維化アニオン変性セルロース繊維を絶乾質量で0.17g仕込んだ。続いて、脂肪族ポリエーテルアミン(米国ハンツマン社製、商品名:Jeffamine M―2070)を0.21g仕込み、アセトン10gで溶解させた。得られた混合液を室温(25℃)で1時間撹拌し、アニオン変性セルロース繊維に脂肪族ポリエーテルアミンが結合したセルロース繊維複合体を得た。その後、チオール化合物(富士製薬和光純薬社製、番手:ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、分子量488、以下、「PETM」と略記する。)を8g添加し、25℃でさらに1時間攪拌した。高圧ホモジナイザー(吉田機械興業株式会社製、ナノヴェイタL-ES)を用いて、150MPaで5回、分散処理に供した。得られた分散液から溶媒を除去し、改質セルロース繊維とPETMを含有するチオール化合物含有組成物を得た。チオール化合物含有組成物中の改質セルロース繊維の平均繊維径は4nm、平均繊維長は160nm、平均アスペクト比は40であり、平均結合量は1.27mmol/g、セルロースI型結晶構造を有していた。
Example 1
In a beaker equipped with a magnetic stirrer and a stirrer, 0.17 g of the short fiber anion-modified cellulose fiber obtained in Preparation Example 2 was charged in an absolute dry mass. Then, 0.21 g of aliphatic polyetheramine (manufactured by Huntsman, USA, trade name: Jeffamine M-2070) was charged and dissolved in 10 g of acetone. The resulting mixture was stirred at room temperature (25 ° C) for 1 hour to obtain a cellulose fiber composite in which aliphatic polyetheramine was bonded to the anion-modified cellulose fiber. Then, 8 g of a thiol compound (manufactured by Fuji Pharmaceutical Wako Pure Chemical Industries, number: pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate), molecular weight 488, hereinafter abbreviated as "PETM") was added and stirred for another 1 hour at 25 ° C. Using a high-pressure homogenizer (manufactured by Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd., Nanovaita L-ES), it was subjected to dispersion treatment 5 times at 150 MPa. The solvent was removed from the resulting dispersion to obtain a thiol compound-containing composition containing modified cellulose fibers and PETM. The modified cellulose fibers in the thiol compound-containing composition had an average fiber diameter of 4 nm, an average fiber length of 160 nm, an average aspect ratio of 40, an average bond amount of 1.27 mmol/g, and a cellulose I-type crystal structure.
実施例2
実施例1においてアミンを脂肪族ポリエーテルアミン(米国ハンツマン社製、商品名:Jeffamine M-1000)を0.11g仕込んだこと以外は、実施例1と同様の操作でチオール化合物含有組成物を得た。平均結合量は1.27mmol/gであった。
Example 2
A thiol compound-containing composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that 0.11 g of an aliphatic polyetheramine (manufactured by Huntsman, USA, product name: Jeffamine M-1000) was charged as the amine in Example 1. The average binding amount was 1.27 mmol/g.
実施例3
実施例1においてアミンを脂肪族ポリエーテルアミン(米国ハンツマン社製、商品名:JEFFAMINE M-2095)を0.21g仕込んだこと以外は、実施例1と同様の操作でチオール化合物含有組成物を得た。平均結合量は1.27mmol/gであった。
Example 3
A thiol compound-containing composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that 0.21 g of an aliphatic polyetheramine (manufactured by Huntsman, USA, product name: JEFFAMINE M-2095) was used as the amine in Example 1. The average binding amount was 1.27 mmol/g.
実施例4
実施例1においてアミンを脂肪族ポリエーテルアミン(米国ハンツマン社製、商品名:JEFFAMINE M-2070)を0.17g、オクチルアミン(富士フイルム和光純薬社製)を0.01g仕込んだこと以外は、実施例1と同様の操作でチオール化合物含有組成物を得た。平均結合量は0.67mmol/gであった。
Example 4
A thiol compound-containing composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that 0.17 g of an aliphatic polyetheramine (manufactured by Huntsman, USA, product name: JEFFAMINE M-2070) and 0.01 g of octylamine (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were used as the amine in Example 1. The average bond amount was 0.67 mmol/g.
実施例5
マグネティックスターラー、攪拌子を備えたビーカーに、調製例2で得られた短繊維化アニオン変性セルロース繊維を絶乾質量で3.12g仕込んだ。続いて、脂肪族ポリエーテルアミン(米国ハンツマン社製、商品名:JEFFAMINE M-2070)を8.01g、縮合剤である4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロライド(DMT-MM)を0.71g、N-メチルホルマリン(NMM)を0.13gそれぞれ仕込み、DMF85g中に溶解させ、反応液を室温(25℃)で14時間反応させた。反応終了後ろ過し、脱イオン水にて洗浄、DMT-MM塩を除去し、アセトンで洗浄及び溶媒置換することで、微細セルロース繊維に、脂肪族ポリエールアミンがアミド結合を介して連結したセルロース繊維複合体を得た。その後、脂肪族ポリエールアミンがアミド結合を介して連結したセルロース繊維複合体を絶乾質量で0.51g、チオール化合物(PETM)を8g添加し、25℃でさらに1時間攪拌した。高圧ホモジナイザー(吉田機械興業株式会社製、ナノヴェイタL-ES)を用いて、150MPaで5回、分散処理に供した。得られた分散液から溶媒を除去し、改質セルロース繊維とPETMを含有するチオール化合物含有組成物を得た。平均結合量は0.98mmol/gであった。
Example 5
A beaker equipped with a magnetic stirrer and a stirring bar was charged with 3.12 g of the short fiber anion-modified cellulose fiber obtained in Preparation Example 2 in terms of absolute dry mass. Then, 8.01 g of aliphatic polyetheramine (manufactured by Huntsman, USA, trade name: JEFFAMINE M-2070), 0.71 g of condensing agent 4-(4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl)-4-methylmorpholinium chloride (DMT-MM), and 0.13 g of N-methylformaldehyde (NMM) were charged and dissolved in 85 g of DMF, and the reaction solution was reacted at room temperature (25 ° C.) for 14 hours. After the reaction was completed, the mixture was filtered, washed with deionized water to remove the DMT-MM salt, and washed and solvent-substituted with acetone to obtain a cellulose fiber composite in which aliphatic polyetheramine was linked to fine cellulose fiber via an amide bond. Thereafter, 0.51 g of the cellulose fiber composite in which the aliphatic polyetheramine was linked via an amide bond was added in absolute dry mass, and 8 g of a thiol compound (PETM) was added, and the mixture was stirred for another hour at 25°C. Using a high-pressure homogenizer (Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd., Nanovater L-ES), the mixture was subjected to a dispersion treatment five times at 150 MPa. The solvent was removed from the resulting dispersion to obtain a thiol compound-containing composition containing modified cellulose fiber and PETM. The average binding amount was 0.98 mmol/g.
実施例6
実施例5においてアミンを脂肪族ポリエーテルアミン(米国ハンツマン社製、商品名:JEFFAMINE M-1000)を4.00g仕込んだこと以外は、実施例5と同様の操作でチオール化合物含有組成物を得た。平均結合量は1.02mmol/gであった。
Example 6
A thiol compound-containing composition was obtained in the same manner as in Example 5, except that 4.00 g of an aliphatic polyetheramine (manufactured by Huntsman, USA, product name: JEFFAMINE M-1000) was used as the amine in Example 5. The average binding amount was 1.02 mmol/g.
実施例7
マグネティックスターラー、攪拌子を備えたビーカーに、調製例2で得られた短繊維化アニオン変性セルロース繊維を絶乾質量で3.12g仕込んだ。続いて、脂肪族ポリエーテルアミン(米国ハンツマン社製、商品名:JEFFAMINE M-1000)を4.86g、縮合剤である4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロライド(DMT-MM)を2.47g、N-メチルホルマリン(NMM)を0.49gそれぞれ仕込み、DMF71g中に溶解させ、反応液を室温(25℃)で14時間反応させた。反応終了後ろ過し、脱イオン水にて洗浄、DMT-MM塩を除去し、アセトンとDMFで洗浄及び溶媒置換することで、微細セルロース繊維に、脂肪族ポリエールアミンがアミド結合を介して連結したセルロース繊維複合体を得た。続いて、脂肪族ポリエールアミンがアミド結合を介して連結したセルロース繊維複合体を絶乾質量で1.56g、芳香族アミン(東京化成社製、トリチルアミン)を0.63g、DMT-MMを1.47g、NMMを0.25g、DMF35g中に溶解させ、反応液を室温(25℃)で14時間反応させた。反応終了後ろ過し、脱イオン水にて洗浄、DMT-MM塩を除去し、アセトンで洗浄及び溶媒置換することで、微細セルロース繊維に、脂肪族ポリエールアミンと芳香族アミンがアミド結合を介して連結したセルロース繊維複合体を得た。その後、脂肪族ポリエールアミンと芳香族アミンがアミド結合を介して連結したセルロース繊維複合体を絶乾質量で0.17g、チオール化合物(PETM)を8g添加し、25℃でさらに1時間攪拌した。高圧ホモジナイザー(吉田機械興業株式会社製、ナノヴェイタL-ES)を用いて、150MPaで5回、分散処理に供した。得られた分散液から溶媒を除去し、改質セルロース繊維とPETMを含有するチオール化合物含有組成物を得た。平均結合量は1.04mmol/gであった。
Example 7
A beaker equipped with a magnetic stirrer and a stirring bar was charged with 3.12 g of the short fiber anion-modified cellulose fiber obtained in Preparation Example 2 in terms of absolute dry mass. Then, 4.86 g of aliphatic polyetheramine (manufactured by Huntsman, USA, trade name: JEFFAMINE M-1000), 2.47 g of condensing agent 4-(4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl)-4-methylmorpholinium chloride (DMT-MM), and 0.49 g of N-methylformaldehyde (NMM) were charged and dissolved in 71 g of DMF, and the reaction solution was reacted at room temperature (25 ° C.) for 14 hours. After the reaction was completed, the mixture was filtered, washed with deionized water to remove the DMT-MM salt, and washed and solvent-substituted with acetone and DMF to obtain a cellulose fiber composite in which aliphatic polyetheramine was linked to fine cellulose fibers via amide bonds. Subsequently, 1.56 g of cellulose fiber composite in which aliphatic polyetheramine is linked via an amide bond was dissolved in absolute dry mass, 0.63 g of aromatic amine (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., tritylamine), 1.47 g of DMT-MM, 0.25 g of NMM, and 35 g of DMF, and the reaction solution was reacted at room temperature (25 ° C.) for 14 hours. After the reaction was completed, the mixture was filtered, washed with deionized water to remove the DMT-MM salt, and washed and solvent-substituted with acetone to obtain a cellulose fiber composite in which aliphatic polyetheramine and aromatic amine were linked via an amide bond to the fine cellulose fiber. Then, 0.17 g of cellulose fiber composite in which aliphatic polyetheramine and aromatic amine were linked via an amide bond were added in absolute dry mass, and 8 g of a thiol compound (PETM) was added, and the mixture was stirred for another hour at 25 ° C. Using a high-pressure homogenizer (Yoshida Machinery Co., Ltd., Nanovaita L-ES), the mixture was subjected to dispersion treatment five times at 150 MPa. The solvent was removed from the resulting dispersion to obtain a thiol compound-containing composition containing the modified cellulose fiber and PETM. The average bond amount was 1.04 mmol/g.
実施例8
実施例7においてトリチルアミンの代わりに(富士フイルム和光純薬工業社製、ジフェニルプロピルアミン)を0.51g仕込んだこと以外は、実施例7と同様の操作でチオール化合物含有組成物を得た。平均結合量は1.03mmol/gであった。
Example 8
A thiol compound-containing composition was obtained in the same manner as in Example 7, except that 0.51 g of diphenylpropylamine (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added instead of tritylamine in Example 7. The average bond amount was 1.03 mmol/g.
実施例9
実施例7においてJEFFAMINE M-1000のかわりに(米国ハンツマン社製、商品名:JEFFAMINE M―2095)を9.71g、トリチルアミンの代わりにジフェニルプロピルアミンを0.31g仕込んだこと以外は、実施例7と同様の操作でチオール化合物含有組成物を得た。平均結合量は1.04mmol/gであった。
Example 9
A thiol compound-containing composition was obtained in the same manner as in Example 7, except that 9.71 g of JEFFAMINE M-2095 (manufactured by Huntsman, USA, trade name: JEFFAMINE M-1000) was used instead of JEFFAMINE M-1000, and 0.31 g of diphenylpropylamine was used instead of tritylamine. The average binding amount was 1.04 mmol/g.
比較例1
実施例1において脂肪族ポリエーテルアミン仕込まなかったこと以外は、実施例1と同様の操作でチオール化合物含有組成物を得た。
Comparative Example 1
A thiol compound-containing composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the aliphatic polyetheramine was not added.
試験例1(透明性評価試験)
各実施例及び比較例で得られたチオール化合物含有組成物を使用して、分散体の光透過率を次のようにして測定し、その透明性を評価した。光透過率の測定は常温常圧下で実施した。
具体的には、チオール化合物含有組成物を光路長10mmの石英セルに3mL入れ、すぐに、ダブルビーム分光光度計(株式会社日立ハイテクサイエンス製、「U-2910」)用いて、波長660nmの吸光度を測定した。それぞれの分散体の調製に用いた媒体をブランク(即ち、光透過率100%)とし、各分散体の吸光度から光透過率(%)を求めた。
Test Example 1 (Transparency Evaluation Test)
The thiol compound-containing compositions obtained in each of the Examples and Comparative Examples were used to measure the light transmittance of the dispersion and evaluate its transparency as follows. The light transmittance was measured at room temperature and normal pressure.
Specifically, 3 mL of the thiol compound-containing composition was placed in a quartz cell with an optical path length of 10 mm, and immediately, the absorbance at a wavelength of 660 nm was measured using a double beam spectrophotometer ("U-2910" manufactured by Hitachi High-Tech Science Corp.) The medium used in the preparation of each dispersion was used as a blank (i.e., light transmittance 100%), and the light transmittance (%) was calculated from the absorbance of each dispersion.
表1より、改質セルロース繊維を含む実施例1~9のチオール化合物含有組成物は、未改質のセルロース繊維を含む比較例1に比べて、いずれも分散性及び透明性に優れていたことが分かる。 From Table 1, it can be seen that the thiol compound-containing compositions of Examples 1 to 9, which contained modified cellulose fibers, all had superior dispersibility and transparency compared to Comparative Example 1, which contained unmodified cellulose fibers.
本発明のチオール化合物含有組成物は、エポキシ樹脂の硬化剤やチオウレタン樹脂組成物やチオエステル樹脂組成物の製造等に好適に用いることができる。 The thiol compound-containing composition of the present invention can be suitably used as a curing agent for epoxy resins, and for the production of thiourethane resin compositions and thioester resin compositions.
Claims (10)
改質セルロース繊維(A) イオン性基を含むセルロース繊維のイオン性基に修飾基が結合してなる改質セルロース繊維 A thiol compound-containing composition containing a thiol compound and a modified cellulose fiber, wherein the modified cellulose fiber has cellulose type I crystals and is one or more types selected from the group consisting of the following cellulose fibers (A):
Modified cellulose fiber (A) Modified cellulose fiber in which a modifying group is bonded to the ionic group of a cellulose fiber containing an ionic group.
改質セルロース繊維(B) セルロース繊維のヒドロキシ基に修飾基が結合されてなる改質セルロース繊維 A thiol compound-containing composition containing a thiol compound and modified cellulose fibers, wherein the thiol compound is a polythiol compound having two or more thiol groups, and the modified cellulose fibers have cellulose type I crystals and are one or more types selected from the group consisting of the following cellulose fibers (B):
Modified cellulose fiber (B) Modified cellulose fiber in which a modifying group is bonded to the hydroxyl group of a cellulose fiber.
改質セルロース繊維(A):イオン性基を含むセルロース繊維のイオン性基に修飾基が結合してなる改質セルロース繊維
改質セルロース繊維(B):セルロース繊維のヒドロキシ基に修飾基が結合されてなる改質セルロース繊維 A method for producing a thiol compound-containing composition according to any one of claims 1 to 7, comprising a step of micronizing modified cellulose fibers having an average fiber length of more than 500 nm in a thiol compound, wherein the modified cellulose fibers subjected to the micronization step are one or more types selected from the group consisting of the following modified cellulose fibers (A) and modified cellulose fibers (B).
Modified cellulose fiber (A): Modified cellulose fiber in which a modifying group is bonded to the ionic group of a cellulose fiber containing an ionic group. Modified cellulose fiber (B): Modified cellulose fiber in which a modifying group is bonded to the hydroxyl group of a cellulose fiber.
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