改性纤维素纤维制造技术

一种改性纤维素纤维，其是平均纤维直径为5μm以上的改性纤维素纤维，选自下述通式(1)和(2)所示的取代基中的1种或2种以上的取代基借助醚键而键合于纤维素纤维，所述改性纤维素纤维具有纤维素I型晶体结构。‑CH2‑CH(OH)‑R1(1)‑CH2‑CH(OH)‑CH2‑(OA)n‑O‑R1(2)〔式中，通式(1)和(2)中的R1各自独立地表示碳数为3以上且30以下的直链或支链的烷基，通式(2)中的n表示0以上且50以下的数，A表示碳数为1以上且6以下的直链或支链的二价饱和烃基〕。本发明专利技术的改性纤维素纤维相对于树脂具有高分散性，能够表现出强度增强效果，适合作为各种填充剂等，配合了该改性纤维素纤维的树脂组合物可以适合地用于日用百货、家电部件、家电部件用捆包资材、汽车部件、三维造形用树脂等。

Modified cellulose fiber

A modified cellulose fiber with a modified cellulose fiber with an average diameter of more than 5 m and 1 or more substituents in the substituents shown in the general formula (1) and (2) are bonded to cellulose fibers with the aid of the ether bond, and the modified cellulose fiber has a cellulose I crystal structure. CH (OH) R1 (OH) CH2 CH (OH) CH2 CH2 O R1 (OA) O R1 (2) (1) and (2) independently represent the straight chain or the alkyl of the branched chain below 3 and less than 30, in the general formula (2) indicating more than 0 and less than 50, indicating that the carbon number is more than 1 and less than 6 of the straight chain or the two saturated hydrocarbon base of the chain or branch chain. ]. The modified cellulose fiber of the invention has high dispersion relative to the resin, and can show strength enhancement effect, suitable as a kind of filling agent and so on. The resin composition of the modified cellulose fiber can be suitable for the bundling materials, automobile parts and three-dimensional shape making of daily department stores, household appliance components and household appliance components. Use the resin and so on.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改性纤维素纤维
本专利技术涉及改性纤维素纤维。更详细而言，涉及可在日用百货、家电部件、汽车部件、三维造形用树脂等中适合地作为填料而配合的改性纤维素纤维、以及该改性纤维素纤维的制造方法。
技术介绍
以往，大多使用源自有限资源石油的塑料材料，但近年来，对环境造成的负担少的技术备受关注，在所述技术背景下，使用天然大量存在的生物质、即纤维素纤维得到的材料受到关注。例如，专利文献1中公开了一种具有改性表面的纤维素微原纤，其特征在于，在微原纤的表面存在的羟基官能团通过能够与该羟基官能团反应的至少一种有机化合物而发生醚化，此时的表面取代度(DSS)至少为0.05。并记载了：该微原纤在弹性体组合物中均质分散，示出优异的机械强度。专利文献2中公开了一种纤维素微纤维，其中，表面以表面取代度(DSS)至少为0.05的方式被醚基取代。专利文献3中公开了一种方法，其中，作为适用于制备纤维素纤维片材且具有优异的透明性、非着色性、低线性膨胀系数、高弹性模量的纤维素复合材料，对由木质得到的解纤前的纤维素用含芳香环的取代基进行修饰后，解纤至平均纤维直径为100nm以下，得到修饰纤维素纤维分散液。专利文献4中，作为在有机溶剂中的分散稳定性优异的微细纤维素纤维，公开了使羧基含量为0.1～3mmol/g的微细纤维素纤维吸附表面活性剂而得到的微细纤维素复合体。专利文献5中公开了一种纤维素的微细化方法，其特征在于，在包含有机溶剂和不与该有机溶剂反应的修饰剂的分散介质中添加多糖类，并进行微细化。在此，作为修饰剂，例示出酸酐、酰卤、异氰酸酯和硅烷偶联剂。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2002-524618号公报专利文献2：FR2800378号公报专利文献3：日本特开2011-16995号公报专利文献4：日本特开2011-140738号公报专利文献5：日本特开2009-261993号公报
技术实现思路
本专利技术涉及下述〔1〕～〔2〕。〔1〕一种改性纤维素纤维，其是平均纤维直径为5μm以上的改性纤维素纤维，选自下述通式(1)所示的取代基和下述通式(2)所示的取代基中的1种或2种以上的取代基借助醚键而键合于纤维素纤维，所述改性纤维素纤维具有纤维素I型晶体结构。-CH2-CH(OH)-R1(1)-CH2-CH(OH)-CH2-(OA)n-O-R1(2)〔式中，通式(1)和通式(2)中的R1各自独立地表示碳数为3以上且30以下的直链或支链的烷基，通式(2)中的n表示0以上且50以下的数，A表示碳数为1以上且6以下的直链或支链的二价饱和烃基〕〔2〕一种改性纤维素纤维的制造方法，其中，所述改性纤维素纤维是平均纤维直径为5μm以上的改性纤维素纤维，选自下述通式(1)所示的取代基和下述通式(2)所示的取代基中的1种或2种以上的取代基借助醚键而键合于纤维素纤维，所述改性纤维素纤维具有纤维素I型晶体结构，-CH2-CH(OH)-R1(1)-CH2-CH(OH)-CH2-(OA)n-O-R1(2)〔式中，通式(1)和通式(2)中的R1各自独立地表示碳数为3以上且30以下的直链或支链的烷基，通式(2)中的n表示0以上且50以下的数，A表示碳数为1以上且6以下的直链或支链的二价饱和烃基〕所述制造方法的特征在于，在碱的存在下，借助醚键对平均纤维直径为5μm以上的纤维素系原料导入选自平均1分子的总碳数为5以上且32以下的非离子性环氧烷化合物和平均1分子的总碳数为5以上且100以下的非离子性缩水甘油醚化合物中的1种或2种以上的化合物。具体实施方式上述专利文献1、2中具体公开的微细纤维素纤维通过在将原料纤维素微细化后用修饰剂进行表面的改性的方法而制备。但是，本专利技术人等判断，按照该方法制备微细纤维素纤维时，在有机溶剂中的分散性不充分，在制造方面，溶剂、化学试剂的使用量也多，无法得到实用的生产率。此外，专利文献3中的纤维素复合材料由于以抄纸为前提而制备为水分散液，因此容易想到的是，在分散介质成为有机溶剂时，分散性降低。专利文献4中公开的微细纤维素纤维复合体记载了在有机溶剂中的分散性良好，但由于微细化后的表面修饰、或者其修饰方法利用离子键合，因此，从实用生产率的观点和热/化学稳定性的观点出发，要求进一步改良。专利文献5中具体公开的微细化纤维素纤维中，修饰剂是乙酸酐、丁酸酐、丁酰氯，其键合方式为酯键。然而，酯键在碱性条件下不稳定，此外在与聚酯树脂复合化时引发酯交换，存在树脂强度降低的担忧，容易想到其使用场合非常有限。鉴于上述问题，本专利技术涉及在配合至各种有机溶剂中时能够稳定分散、且具有热/化学稳定结构的改性纤维素纤维、以及高效率地制造该改性纤维素纤维的方法。因此，本专利技术人等为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现：通过借助醚键向纤维素原料中导入修饰基团，即使不先进行微细化步骤再导入修饰基团，也可以高效地得到在有机溶剂中的分散性良好的纤维素纤维。本专利技术的改性纤维素纤维在配合至有机溶剂时示出良好的稳定分散和增粘作用，进一步实现了提高通过使该改性纤维素纤维与树脂复合化而得到的树脂组合物的机械强度、耐热性、尺寸稳定性的优异效果。[改性纤维素纤维]本专利技术的改性纤维素纤维的特征在于，在纤维素纤维的表面借助醚键键合有特定的取代基。需要说明的是，本说明书中，“借助醚键键合”是指纤维素纤维表面的羟基与修饰基团反应而形成醚键的状态。本专利技术的改性纤维素纤维在有机溶剂中的分散性优异的理由可认为如下所述。纤维素通常通过基于其表面羟基的氢键而聚集并形成微原纤的束，但本专利技术的改性纤维素纤维通过进行对表面羟基导入特定修饰基团的反应，该修饰基团直接醚键合于纤维素纤维骨架的纤维素链，因此形成维持了纤维素的晶体结构且疏水化的纤维素纤维。此外，所导入的修饰基团具有特定链长的烷基末端，因此可以得到基于立体排斥力的排斥，从而在有机溶剂中的分散性优异。因此，本专利技术的改性纤维素纤维在有机溶剂中均匀分散，且晶体结构稳定并容易保持，因此，通过使该改性纤维素纤维与树脂复合化而得到的树脂组合物的机械强度提高，此外，耐热性、尺寸稳定性变得良好。但本专利技术不限定于这些推测。(平均纤维直径)本专利技术的改性纤维素纤维的平均纤维直径为5μm以上，从处理性、获取性和成本的观点出发，优选为7μm以上、更优选为10μm以上。此外，上限没有特别设定，从处理性的观点出发，优选为100μm以下、更优选为70μm以下、进一步优选为50μm以下、进一步优选为40μm以下、进一步优选为30μm以下。需要说明的是，本说明书中，纤维素纤维的平均纤维直径可以按照下述方法测定。具体而言，可以举出例如下述分析方法：将经极度干燥的纤维素纤维在离子交换水中使用家庭用混合机等搅拌而分散纤维后，进一步添加离子交换水以达到均匀的方式搅拌而得到水分散液，将所得水分散液中的一部分用MetsoAutomation公司制造的“KajaaniFiberLab”进行分析。通过所述方法，平均纤维直径可以测定微米量级的纤维直径。需要说明的是，详细的测定方法如实施例所述。(修饰基团)本专利技术的改性纤维素纤维中的修饰基团为下述通式(1)所示的取代基和通式(2)所示的取代基，这些取代基组可以单独导入或者以任意的组合导入。需要说明的是，即使在导入的修饰基团为上述取代基组中的任一者的情况下，各取代基组中可以导入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性纤维素纤维，其是平均纤维直径为5μm以上的改性纤维素纤维，选自下述通式(1)所示的取代基和下述通式(2)所示的取代基中的1种或2种以上的取代基借助醚键而键合于纤维素纤维，所述改性纤维素纤维具有纤维素I型晶体结构，‑CH2‑CH(OH)‑R1  (1)‑CH2‑CH(OH)‑CH2‑(OA)n‑O‑R1  (2)式中，通式(1)和通式(2)中的R1各自独立地表示碳数为3以上且30以下的直链或支链的烷基，通式(2)中的n表示0以上且50以下的数，A表示碳数为1以上且6以下的直链或支链的二价饱和烃基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.07 JP 2015-1760451.一种改性纤维素纤维，其是平均纤维直径为5μm以上的改性纤维素纤维，选自下述通式(1)所示的取代基和下述通式(2)所示的取代基中的1种或2种以上的取代基借助醚键而键合于纤维素纤维，所述改性纤维素纤维具有纤维素I型晶体结构，-CH2-CH(OH)-R1(1)-CH2-CH(OH)-CH2-(OA)n-O-R1(2)式中，通式(1)和通式(2)中的R1各自独立地表示碳数为3以上且30以下的直链或支链的烷基，通式(2)中的n表示0以上且50以下的数，A表示碳数为1以上且6以下的直链或支链的二价饱和烃基。2.根据权利要求1所述的改性纤维素纤维，其为下述通式(3)所示的改性纤维素纤维，式(3)中，R相同或不同地表示氢、或者选自上述通式(1)所示的取代基和上述通式(2)所示的取代基中的取代基，m表示20以上且3000以下的整数，其中，所有R同时为氢的情况除外。3.根据权利要求1或2所述的改性纤维素纤维，其中，选自通式(1)所示的取代基和通式(2)所示的取代基中的取代基的导入率相对于脱水葡萄糖单元1摩尔为0.001摩尔以上且1.5摩尔以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的改性纤维素纤维，其中，通式(2)所示的取代基中的n是0以上且20以下的数、且A是碳数为2以上且3以下的直链或支链的二价饱和烃基。5.一种改性纤维素纤维的制造方法，其中，所述改性纤维素纤维是平均纤维直径为5μm以上的改性纤维素纤维，选自下述通式(1)所示的取代基和下述通式(2)所示的取代基中的1种或2种以上的取代基借助醚键而键合于纤维素纤维，所述改性纤维素纤维具有纤维素I型晶体结构，-CH2-CH(OH)-R1(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田穣，柴田翔太郎，熊本吉晃，
申请(专利权)人：花王株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP