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公開番号2025082334
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-29
出願番号2023195576
出願日2023-11-17
発明の名称変性ナノセルロース、ゴム組成物、ゴム、及びゴム強化剤
出願人東亞合成株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C08B 15/04 20060101AFI20250522BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】ゴムの強度を向上させることが可能な変性ナノセルロースの提供。
【解決手段】ナノセルロースと、前記ナノセルロースに導入された修飾基と、を含む、変性ナノセルロースであって、前記修飾基が、炭素-炭素不飽和結合と、カルボキシ基と、を有する、変性ナノセルロース。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ナノセルロースと、
前記ナノセルロースに導入された修飾基と、
を含む、変性ナノセルロースであって、
前記修飾基が、炭素－炭素不飽和結合と、カルボキシ基と、を有する、
変性ナノセルロース。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記ナノセルロースが、化学解繊無しで機械解繊されたナノセルロースである、
請求項１に記載の変性ナノセルロース。
【請求項３】
前記ナノセルロースが、化学解繊されたナノセルロース（ただし、次亜塩素酸又はその塩で酸化され、かつ、Ｎ－オキシル化合物を実質的に含まない酸化ナノセルロースを除く）である、
請求項１に記載の変性ナノセルロース。
【請求項４】
前記変性ナノセルロースと、ゴム成分と、を含む、第１のゴム組成物から第１のゴムを形成し、かつ、
前記ナノセルロースと、前記ゴム成分と、を含む、第２のゴム組成物から第２のゴムを形成した場合に、
（１）第１のゴムの最大伸びが、第２のゴムの最大伸びを基準として、６０％以上となり、かつ、
（２）第１のゴムの最大応力が、第２のゴムの最大応力を基準として、１．１倍以上となるか、又は、第１のゴムの３００％モジュラスが、第２のゴムの３００％モジュラスを基準として、１．０５倍以上となる、
請求項１に記載の変性ナノセルロース。
【請求項５】
前記修飾基が、共有結合を介して、前記ナノセルロースに導入されている、
請求項１～４のいずれか一項に記載の変性ナノセルロース。
【請求項６】
前記修飾基が、部分構造を有し、
前記部分構造が、式（Ａ１）～式（Ａ６）及びその塩：
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［式中、
Ｒ
ａ１
及びＲ
ａ２
は、アルケニル基であり、
波線は、前記修飾基の残部への結合を表す］
からなる群から選択される少なくとも１種である、
請求項１～４のいずれか一項に記載の変性ナノセルロース。
【請求項７】
前記修飾基が、式（Ｂ１）～式（Ｂ６）及びその塩：
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40
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［式中、
ｎ
１
～ｎ
４
は、０～１０の整数であり、
Ｒ
ｂ１
及びＲ
ｂ２
は、アルケニル基であり、
波線は、前記ナノセルロースへの結合を表す］
からなる群から選択される少なくとも１種である、
請求項１～４のいずれか一項に記載の変性ナノセルロース。
【請求項８】
前記修飾基が、炭素－炭素不飽和結合を有するジカルボン酸化合物及び／又はその酸無水物に由来する、
請求項１～４のいずれか一項に記載の変性ナノセルロース。
【請求項９】
前記ジカルボン酸化合物が、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、及びアルケニル基で置換されたコハク酸からなる群から選択される少なくとも１種である、
請求項８に記載の変性ナノセルロース。
【請求項１０】
請求項１～４のいずれか一項に記載の変性ナノセルロースと、
ゴム成分と、
を含む、ゴム組成物。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、変性ナノセルロース、ゴム組成物、ゴム、及びゴム強化剤に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、軽量かつ強度に優れる材料として、補強材を配合して強度を高めたゴムが広く用いられており、植物繊維を樹脂の補強材として使用する研究が進められている。植物繊維は、人工的に合成するのではなく、植物由来の繊維をほぐして使用される。植物繊維は、燃焼の際に灰分として殆ど残らないため、焼却炉内の灰分の処理や、埋立て処理等の問題が生じない。このため、植物繊維を樹脂の補強材として利用する研究が進められており、特に植物繊維をナノレベルにまで解繊したナノセルロースの利用が研究されている。
【０００３】
ナノセルロースの一種として、次亜塩素酸又はその塩によって原料セルロースを酸化することで得られる酸化物に由来するナノセルロースが知られている。例えば、特許文献１には、有効塩素濃度が１４～４３質量％の次亜塩素酸またはその塩を用いて、セルロース系原料を酸化させて酸化セルロースを製造する工程と、該酸化セルロースを解繊処理してナノ化させる工程とを有するナノセルロースの製造方法が記載されている。また、特許文献２には、有効塩素濃度が６質量％～１４質量％の次亜塩素酸またはその塩を用いて、ｐＨを５．０～１４．０の範囲に調整しながら、セルロース系原料を酸化反応させ、当該酸化セルロースを解繊処理してナノ化させる工程を有するナノセルロースの製造方法が記載されている。
【０００４】
ゴムの強度を高めるためにセルロース系繊維が補強材として使用されることがあるが、セルロース系繊維をゴム補強材とした場合、親水性のセルロースと疎水性のゴムを複合化させたものでは、補強材のゴムへの親和性、分散性が悪く十分なゴムの特性を発揮できないという問題がある。そこで、特許文献３には、セルロースファイバーを構成するセルロース中の一部の水酸基の水素原子を、不飽和結合を有する特定の置換基に変性することにより、疎水性の高いゴム成分中で、変性セルロースファイバーを良好に分散させることができ、かつ当該ゴム成分とセルロースファイバーとの間で、硫黄による架橋構造を形成し得ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１８／２３０３５４号
国際公開第２０２０／０２７３０７号
国際公開第２０１３／０８１１３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ゴムの強度を向上させることが可能な変性ナノセルロースを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等が鋭意検討した結果、炭素－炭素不飽和結合とカルボキシ基とを有する修飾基で変性されたナノセルロースが、ゴムの強度を向上させることを見出した。
【０００８】
本発明は以下の実施形態を含む。
［１］
ナノセルロースと、
前記ナノセルロースに導入された修飾基と、
を含む、変性ナノセルロースであって、
前記修飾基が、炭素－炭素不飽和結合と、カルボキシ基と、を有する、
変性ナノセルロース。
［２］
前記ナノセルロースが、化学解繊無しで機械解繊されたナノセルロースである、［１］に記載の変性ナノセルロース。
［３］
前記ナノセルロースが、化学解繊されたナノセルロース（ただし、次亜塩素酸又はその塩で酸化され、かつ、Ｎ－オキシル化合物を実質的に含まない酸化ナノセルロースを除く）である、［１］に記載の変性ナノセルロース。
［４］
前記変性ナノセルロースと、ゴム成分と、を含む、第１のゴム組成物から第１のゴムを形成し、かつ、
前記ナノセルロースと、前記ゴム成分と、を含む、第２のゴム組成物から第２のゴムを形成した場合に、
（１）第１のゴムの最大伸びが、第２のゴムの最大伸びを基準として、６０％以上となり、かつ、
（２）第１のゴムの最大応力が、第２のゴムの最大応力を基準として、１．１倍以上となるか、又は、第１のゴムの３００％モジュラスが、第２のゴムの３００％モジュラスを基準として、１．０５倍以上となる、
［１］～［３］のいずれかに記載の変性ナノセルロース。
［５］
前記修飾基が、共有結合を介して、前記ナノセルロースに導入されている、［１］～［４］のいずれかに記載の変性ナノセルロース。
［６］
前記修飾基が、部分構造を有し、
前記部分構造が、式（Ａ１）～式（Ａ６）及びその塩：
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［式中、
Ｒ
ａ１
及びＲ
ａ２
は、アルケニル基であり、
波線は、前記修飾基の残部への結合を表す］
からなる群から選択される少なくとも１種である、［１］～［５］のいずれかに記載の変性ナノセルロース。
［７］
前記修飾基が、式（Ｂ１）～式（Ｂ６）及びその塩：
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［式中、
ｎ
１
～ｎ
４
は、０～１０の整数であり、
Ｒ
ｂ１
及びＲ
ｂ２
は、アルケニル基であり、
波線は、前記ナノセルロースへの結合を表す］
からなる群から選択される少なくとも１種である、［１］～［６］のいずれかに記載の変性ナノセルロース。
［８］
前記修飾基が、炭素－炭素不飽和結合を有するジカルボン酸化合物及び／又はその酸無水物に由来する、［１］～［７］のいずれかに記載の変性ナノセルロース。
［９］
前記ジカルボン酸化合物が、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、及びアルケニル基で置換されたコハク酸からなる群から選択される少なくとも１種である、［８］に記載の変性ナノセルロース。
［１０］
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、ゴムの強度を向上させることが可能な変性ナノセルロースを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１Ａは、ＮＲラテックスのみを使用した場合、並びにＮＲラテックス及び次亜塩素酸で酸化した各種ＣＮＦ（２ｐｈｒ）を使用した場合の応力－ひずみ曲線を示す。
図１Ｂは、ＮＲラテックスのみを使用した場合、並びにＮＲラテックス及び機械解繊した各種ＣＮＦ（２ｐｈｒ）を使用した場合の応力－ひずみ曲線を示す。
図２Ａは、ＮＲラテックスのみを使用した場合、並びにＮＲラテックス及び次亜塩素酸で酸化した各種ＣＮＦ（５ｐｈｒ）を使用した場合の応力－ひずみ曲線を示す。
図２Ｂは、ＮＲラテックスのみを使用した場合、並びにＮＲラテックス及び機械解繊した各種ＣＮＦ（５ｐｈｒ）を使用した場合の応力－ひずみ曲線を示す。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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