[发明专利]改性纤维素纳米纤维及含有它的橡胶组合物

说明书

本发明的课题在于，提供即使在施加大的变形的情况下，也具有充分的补强性和抗疲劳性的橡胶组合物，本发明提供含取代羧基的改性纤维素纳米纤维及含有它的橡胶组合物，其中，含羧基的改性纤维素纳米纤维的至少一部分具有用式(a)：‑CONH‑R¹表示的取代基和用式(b)：‑COO‑R¹表示的取代基中的至少任一种取代基，在式(a)和(b)中，R¹彼此独立地为具有至少1个不饱和键的碳原子数3~30的烃。

技术领域

本发明涉及含取代羧基的改性纤维素纳米纤维及含有它的橡胶组合物。

背景技术

近年来，已知有通过使橡胶组合物中含有被称为纤维素纳米纤维的通过将植物纤维破碎至纳米水平而制备的原材料，提高拉伸强度等橡胶组合物的各种强度的技术。

例如，在专利文献1中，记载了将平均直径低于0.5μm的短纤维和橡胶胶乳搅拌混合而得到的橡胶/短纤维的母料，作为所述短纤维的实例列举了纤维素。根据该文献，预先制成将平均纤维直径低于0.5μm的短纤维在水中原纤维化的分散液，通过将其与橡胶胶乳混合并干燥，可将短纤维均匀地分散在橡胶中，通过利用该橡胶/短纤维的母料，可得到取得橡胶补强性与抗疲劳性的平衡的橡胶组合物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-206864号公报。

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1的橡胶组合物中，认为短纤维与橡胶成分通过分子间力结合，但分子间力在结合的种类中属于较弱的结合。因此，若对该橡胶组合物施加大的变形(应变，ひずみ)，则会破坏结合，即会在短纤维与橡胶成分之间产生空隙，结果有无法得到充分的补强性和抗疲劳性的情况。

因此，本发明的目的在于，提供即使在施加大的变形的情况下，也具有充分的补强性和抗疲劳性的橡胶组合物。

用于解决课题的手段

本发明人为了解决上述问题，进行了反复深入的研究。即，在纤维素纳米纤维中导入羧基或含有羧基的基团，在得到的含羧基的改性纤维素纳米纤维的羧基进一步导入含有具有不饱和键的烃基的取代基。发现若将如上所述得到的含取代羧基的改性纤维素纳米纤维与橡胶成分组合，则由于从位于彼此的不饱和键旁的α-甲基或α-亚甲基的C-H的脱氢，可进行与硫等的交联剂的交联反应。

即，本发明提供以下实施方案。

[1] 含取代羧基的改性纤维素纳米纤维，其中，含羧基的改性纤维素纳米纤维的至少一部分具有用以下式(a)表示的取代基和用式(b)表示的取代基中的至少任一种取代基：

式(a)：-CONH-R¹

式(b)：-COO-R¹

在式(a)和(b)中，R¹彼此独立地为具有至少1个不饱和键的碳原子数3~30的烃。

[2] [1]所述的含取代羧基的改性纤维素纳米纤维，其中，含羧基的改性纤维素纳米纤维为氧化纤维素纳米纤维或羧甲基化纤维素纳米纤维。

[3] [2]所述的含取代羧基的改性纤维素纳米纤维，其中，相对于氧化纤维素纳米纤维的绝干重量，氧化纤维素纳米纤维的羧基含量为0.6mmol/g~2.0mmol/g。

[4] [2]所述的含取代羧基的改性纤维素纳米纤维，其中，羧甲基化纤维素纳米纤维的每个葡萄糖单元的羧甲基取代度为0.01~0.50。