含金属氧化纤维素纳米纤维分散液及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种分散性优异并且能够应用于各种用途的含金属氧化纤维素纳米纤维的分散液。本发明专利技术的含金属氧化纤维素纳米纤维分散液包含分散介质和以盐的形式含有钠以外的金属的含金属氧化纤维素纳米纤维，含金属氧化纤维素纳米纤维的数均纤维直径为100nm以下。

Metal oxide containing cellulose nanofiber dispersion and process for producing the same

The present invention provides a dispersion of a metal oxide cellulose nanofiber with excellent dispersibility and can be applied to various uses. The invention of the metal oxide containing cellulose nanofiber dispersions comprising a dispersion medium and in salt form containing sodium outside the metal oxide nano cellulose fiber, metal containing oxidized cellulose nanofibers number average fiber diameter is less than 100nm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含金属氧化纤维素纳米纤维分散液及其制造方法
本专利技术涉及含金属氧化纤维素纳米纤维分散液及含金属氧化纤维素纳米纤维分散液的制造方法。
技术介绍
以往，提出了一种制造如下的分散液的方法，上述分散液是使天然纤维素在N-烃氧基化合物等氧化催化剂的存在下氧化后，对得到的氧化纤维素实施机械的分散处理，由此将直径为数纳米的高结晶性极细纤维(氧化纤维素纳米纤维)分散在水等分散介质中而成的(例如，参照专利文献1)。在根据该制造方法得到的氧化纤维素纳米纤维分散液中，氧化纤维素纳米纤维在分散介质中是1根1根地分离的，期待向复合材料等各种用途的应用拓展。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-1728号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题在此，在将氧化纤维素纳米纤维应用于复合材料等各种用途时，关键在于根据用途进一步提高氧化纤维素纳米纤维的性能。因此，在拓展氧化纤维素纳米纤维的应用时，要求维持氧化纤维素纳米纤维的分散性并对氧化纤维素纳米纤维赋予期望的特性的技术。用于解决问题的方案因此，本专利技术人为了提供维持分散性并对氧化纤维素纳米纤维赋予期望的特性的技术进行了深入研究。然后，本专利技术人注意到了在上述以往的氧化纤维素纳米纤维分散液的制造方法中，由于在氧化催化剂的存在下对天然纤维素进行氧化时使用次氯酸钠和溴化钠作为共氧化剂，因此在得到的分散液中的氧化纤维素纳米纤维中，作为纤维素的结构单元的β-葡萄糖单元的6位的伯羟基被氧化成羧酸钠盐(羧基的钠盐)。进而，本专利技术人重新构思了以下技术，即，用钠以外的金属的离子来置换氧化纤维素纳米纤维的羧酸钠盐基的钠离子部分，形成以盐的形式含有钠以外的金属的含金属氧化纤维素纳米纤维，由此对氧化纤维素纳米纤维赋予期望的特性。因此，本专利技术人进一步反复研究，新发现了使包含钠以外的金属的盐与在分散介质中呈分散状态的氧化纤维素纳米纤维接触，由此能够得到以盐的形式含有钠以外的金属的含金属氧化纤维素纳米纤维良好地分散了的分散液，从而完成了本专利技术。即，本专利技术的目的在于有利地解决上述问题，本专利技术的含金属氧化纤维素纳米纤维分散液的特征在于，其包含分散介质和以盐的形式含有钠以外的金属的含金属氧化纤维素纳米纤维，上述含金属氧化纤维素纳米纤维的数均纤维直径为100nm以下。像这样，包含数均纤维直径为100nm以下、并且以盐的形式含有钠以外的金属的含金属氧化纤维素纳米纤维的分散液，其分散性优异，并且，能够通过适当选择以盐的形式被包含的金属的种类，从而对含金属氧化纤维素纳米纤维赋予期望的特性。因此，如果将该分散液用于复合材料的形成等，则即使配合量为少量也能够使复合材料发挥期望的特性。此外，本专利技术的目的在于有利地解决上述问题，本专利技术的含金属氧化纤维素纳米纤维的分散液的第一制造方法的特征在于，其制造数均纤维直径为100nm以下的含金属氧化纤维素纳米纤维的分散液，上述第一制造方法包含：使以盐的形式含有第1金属的氧化纤维素纳米纤维在分散于溶剂中的状态下与上述第1金属以外的第2金属的盐接触，得到以盐的形式含有上述第2金属的含金属氧化纤维素纳米纤维的工序。像这样，如果使以盐的形式含有第1金属的氧化纤维素纳米纤维在分散于溶剂中的状态下与第2金属的盐接触，则能够容易地制造以盐的形式含有第2金属、并且数均纤维直径为100nm以下的含金属氧化纤维素纳米纤维的分散液。进而，本专利技术的目的在于有利地解决上述问题，本专利技术的含金属氧化纤维素纳米纤维的分散液的第二制造方法的特征在于，其制造数均纤维直径为100nm以下的含金属氧化纤维素纳米纤维的分散液，上述第二制造方法包含：使以盐的形式含有第1金属的氧化纤维素纳米纤维在分散于溶剂中的状态下与强酸接触，将以盐的形式被包含的上述第1金属的离子置换为氢原子的工序；以及使将上述第1金属的离子置换为氢原子的氧化纤维素纳米纤维在分散于溶剂中的状态下与上述第1金属以外的第2金属的盐接触，得到以盐的形式含有上述第2金属的含金属氧化纤维素纳米纤维的工序。像这样，如果使将上述第1金属的离子置换为氢原子的氧化纤维素纳米纤维在分散于溶剂中的状态下与第2金属的盐接触，则能够高效地进行第1金属的置换反应。因此，能够有效地制造以盐的形式含有第2金属、并且数均纤维直径为100nm以下的含金属氧化纤维素纳米纤维的分散液。另外，在本专利技术中，含金属氧化纤维素纳米纤维的“数均纤维直径”能够通过使用原子力显微镜对5根以上的含金属氧化纤维素纳米纤维测定纤维直径，算出测定的纤维直径的个数平均从而求出。具体地，含金属氧化纤维素纳米纤维的“数均纤维直径”能够使用例如本说明书的实施例中记载的测定方法来求出。在此，在本专利技术中，优选：上述氧化纤维素纳米纤维为羧基化纤维素纳米纤维，含金属氧化纤维素纳米纤维为含金属羧基化纤维素纳米纤维。这是因为，使用羧基化纤维素纳米纤维制造的含金属羧基化纤维素纳米纤维，其分散性优异，即使配合量为少量也能够使复合材料等充分发挥期望的特性。此外，在本专利技术中，优选上述含金属氧化纤维素纳米纤维的数均纤维长度为50nm以上且2000nm以下。这是因为，如果含金属氧化纤维素纳米纤维的数均纤维长度为50nm以上且2000nm以下，则能够确保分散性并对复合材料等赋予充分高的机械强度。另外，在本专利技术中，含金属氧化纤维素纳米纤维的“数均纤维长度”能够通过使用原子力显微镜对5根以上的含金属氧化纤维素纳米纤维测定纤维长度，算出测定的纤维长度的个数平均从而求出。具体地，含金属氧化纤维素纳米纤维的“数均纤维长度”能够使用例如本说明书的实施例中记载的测定方法来求出。进而，在本专利技术中，优选含金属氧化纤维素纳米纤维的平均聚合度为100以上且2000以下。这是因为，如果含金属氧化纤维素纳米纤维的平均聚合度为100以上且2000以下，则能够确保分散性并对复合材料等赋予充分高的机械强度。另外，在本专利技术中，含金属氧化纤维素纳米纤维的“平均聚合度”能够使用粘度法求出。此外，在本专利技术的含金属氧化纤维素纳米纤维分散液中，上述钠以外的金属优选为选自长式周期表中的第2族～第14族且第3周期～第6周期的金属中的至少1种，更优选为选自镁、铝、钙、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、银、锡、钡及铅中的至少1种，进一步优选为选自铝、钙、铁、钴、铜、锌及银中的至少1种。进而，在本专利技术的分散液的制造方法中，上述第1金属为钠，并且，上述第2金属优选为选自长式周期表中的第2族～第14族且第3周期～第6周期的金属中的至少1种，更优选为选自镁、铝、钙、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、银、锡、钡及铅中的至少1种，进一步优选为选自铝、钙、铁、钴、铜、锌及银中的至少1种。这是因为，如果使用这些金属，则能够容易地对含金属氧化纤维素纳米纤维赋予期望的特性。此外，在本专利技术的含金属氧化纤维素纳米纤维分散液中，优选上述分散介质为水。进而，在本专利技术的分散液的制造方法中，优选上述溶剂为水。这是因为，如果使用水作为分散介质或溶剂，则能够使含金属氧化纤维素纳米纤维良好地分散在分散液中。专利技术效果根据本专利技术，能够提供分散性优异并且能够应用于各种用途的含金属氧化纤维素纳米纤维的分散液。具体实施方式以下，详细说明本专利技术的实施方式。在此，本专利技术的含金属氧化纤维素纳米纤维的分散液的制造方法能够用于例如本专利技术的含金属氧化纤维素纳米纤维分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含金属氧化纤维素纳米纤维分散液，其包含分散介质和以盐的形式含有钠以外的金属的含金属氧化纤维素纳米纤维，所述含金属氧化纤维素纳米纤维的数均纤维直径为100nm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.04 JP 2015-0204221.一种含金属氧化纤维素纳米纤维分散液，其包含分散介质和以盐的形式含有钠以外的金属的含金属氧化纤维素纳米纤维，所述含金属氧化纤维素纳米纤维的数均纤维直径为100nm以下。2.根据权利要求1所述的含金属氧化纤维素纳米纤维分散液，其中，所述含金属氧化纤维素纳米纤维为含金属羧基化纤维素纳米纤维。3.根据权利要求1或2所述的含金属氧化纤维素纳米纤维分散液，其中，所述含金属氧化纤维素纳米纤维的数均纤维长度为50nm以上且2000nm以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的含金属氧化纤维素纳米纤维分散液，其中，所述含金属氧化纤维素纳米纤维的平均聚合度为100以上且2000以下。5.根据权利要求1～4中任一项所述的含金属氧化纤维素纳米纤维分散液，其中，所述钠以外的金属为选自长式周期表中的第2族～第14族且第3周期～第6周期的金属中的至少1种。6.根据权利要求1～5中任一项所述的含金属氧化纤维素纳米纤维分散液，其中，所述钠以外的金属为选自镁、铝、钙、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、银、锡、钡及铅中的至少1种。7.根据权利要求1～6中任一项所述的含金属氧化纤维素纳米纤维分散液，其中，所述钠以外的金属为选自铝、钙、铁、钴、铜、锌及银中的至少1种。8.根据权利要求1～7中任一项所述的含金属氧化纤维素纳米纤维分散液，其中，所述分散介质为水。9.一种含金属氧化纤维素纳米纤维的分散液的制造方法，其中，所述含金属氧化纤维素纳米纤维的数均纤维直径为100nm以下，所述制造方法包含：使以盐的形式含有第1金属的氧化纤维素纳米纤维在分散于溶剂中的状态下与所述第1金属以外的第2金属的盐接触，得到以盐的形式含有所述第2金属的含金属氧化纤维素纳米纤维的工序。10.一种含金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾根笃，矶贝明，
申请(专利权)人：日本瑞翁株式会社，国立大学法人东京大学，
类型：发明
国别省市：日本,JP