[发明专利]纤维素微细纤维的制造方法

说明书

本发明提供纳米级、结晶度高且纤维形状的损伤少的纤维素微细纤维的制造方法，该制造方法不进行激烈地机械破碎，使含有甲酸的解纤溶液浸透入纤维素而将纤维素解纤。还提供对纤维素进行修饰的表面修饰纤维素微细纤维的制造方法。本发明的纤维素微细纤维的制造方法包括使在作为解纤溶液的甲酸、高浓度甲酸水溶液、或者在供体数为26以上的非质子性溶剂中含有甲酸或高浓度甲酸水溶液的溶液浸透入纤维素而将纤维素解纤的步骤。另外，本发明的表面修饰纤维素微细纤维的制造方法的特征在于：上述解纤溶液还含有修饰反应剂，使上述解纤溶液浸透入纤维素，一边将纤维素解纤一边对纤维素的微原纤维表面进行修饰。

技术领域

本发明涉及一种纤维素微细纤维的制造方法。

背景技术

纤维素纤维(细胞壁单元)是纤维素微细纤维(微原纤维)的聚集体。微原纤维具有与钢铁相匹敌的机械特性，并具有直径约20nm的纳米结构，因此，作为加强材料受到了社会的热列关注。然而，微细纤维的纤维之间由于被氢键束合，因此，为了取出该微细纤维，需要切断氢键而将微原纤维分离(称为解纤)。因此，已开发了施加激烈的物理力的机械解纤法。

作为纤维素纳米纤维的制造方法，已知有利用水中机械解纤法进行制造的方法。在该方法中，纤维素被水溶胀，以柔软的状态利用高压均化器等的强烈机械剪切而纳米化。天然的纤维素微原纤维由结晶区域和非结晶性区域构成，非结晶区域吸收水等溶胀性溶剂而成为溶胀的状态时，因强烈的剪切而变形。因此，所得到的纤维素微细纤维存在损伤，成为容易彼此纠缠而卡挂的形状。

另外，利用球磨机等强烈的机械粉碎法，发生固体状态特有的力学化学反应。由于该作用，不可避免纤维素的结晶结构被破坏或被溶解。其结果，有可能收率变低、结晶度变低。

水中解纤的另一个问题是，为了在解纤之后与树脂复合化，需要脱水而进行表面疏水化修饰。该脱水工序需要高的能量。

另外，作为使表面酯化的纤维素微细纤维的制造方法，有使用含有离子液体和有机溶剂的混合溶剂使纤维素系物质溶胀和/或部分溶解后进行酯化的方法(专利文献1)。然而，使用专利文献1的含有离子液体和有机溶剂的混合溶剂时，存在与回收或再利用离子液体有关的成本变高的课题。

另外，关于使表面酯化的纤维素微细纤维的制造方法，在专利文献2中公开了，在将纤维素和有机溶剂混合并加入酯化剂后，与强烈的机械破碎一起进行酯化反应，由此使纤维素表面酯化并解离的方法。然而，在专利文献2的方法中，如其实施例所示那样，所使用的含有酯化剂和有机溶剂的解纤用溶液对纤维素的浸透性低，在机械粉碎处理期间有机溶剂和酯化剂几乎不能浸透入纤维素内部。因此，该制造方法不是化学解纤，而是需要强烈的机械力的机械解纤方法。强烈的机械破碎有可能损伤纤维素纳米纤维，因此存在与上述相同的问题。另外，越是纸浆纤维的内部，有机溶剂和酯化剂越难以进入，因此，纸浆内部不容易被酯化修饰，能够推测即使纸浆纤维内部的微细纤维因机械解纤而被解纤，也不可能被表面修饰。另外，在专利文献3中公开了一种被表面芳香取代基修饰的修饰纤维素微细纤维的制造方法。然而，只利用化学修饰工序无法解纤而需要强烈的机械解纤工序。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010－104768号公报

专利文献2：日本特表2015－500354号公报

专利文献3：日本特开2011－16995号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明提供一种纳米级、结晶度高且纤维形状的损伤少的纤维素微细纤维的制造方法和修饰纤维素微细纤维的制造方法，其是不需要强烈的物理粉碎的节能的方法。

用于解决课题的技术方案