[发明专利]纤维素纳米纤维的制造方法

说明书

本发明的目的在于提供一种在纤维素纳米纤维中不残留TEMPO等N‑氧基化合物、且利用高效的方法制造纤维素纳米纤维的方法。一种纤维素纳米纤维的制造方法，其包括以下步骤：使用有效氯浓度为14～43质量％的次氯酸或其盐，使纤维素系原料氧化以制造氧化纤维素；以及对该氧化纤维素进行原纤化处理使其纳米化。

[技术领域]

本发明涉及一种纤维素纳米纤维的制造方法，其将纤维素系原料氧化后，对得到的氧化纤维素进行原纤化处理。更具体地，本发明涉及一种纤维素纳米纤维的制造方法，其特征在于，使用有效氯浓度为14～43质量％的次氯酸或其盐作为氧化剂。

[背景技术]

已探讨一种方法，其通过对各种纤维素系原料进行氧化处理，来制造纤维素纳米纤维等纤维素纳米材料。例如，已公开一种方法，其在2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基(以下称为TEMPO)的存在下，利用作为氧化剂的次氯酸钠对纤维素系原料进行氧化处理(非专利文献1)。

另外，已公开一种氧化纤维素的制造方法，其在TEMPO等N-氧基化合物的存在下使用次氯酸钠等氧化剂氧化纤维素系原料时，通过花费一定时间将该氧化剂逐渐加入反应体系中，即使N-氧基的使用量很少，也能将羧基高效地引入纤维素系原料中(专利文献1)。

另外，已公开一种方法，其将在N-氧基化合物的存在下使用次氯酸钠等氧化剂氧化纤维素系原料而得到的氧化纸浆，在pH3～10的条件下加热至50℃以上120℃以下，接着进行水洗，从而除去氧化纸浆中作为杂质而含有的N-氧基化合物(专利文献2)。

进而，已公开一种方法，其在不使用TEMPO的体系中利用氧化剂对纤维素系原料进行氧化处理后，进一步进行超声波处理、混合器处理等机械处理，从而得到廉价且杂质少的纤维素纳米纤维(专利文献3)。

[现有技术文献]

专利文献

专利文献1：日本特开2015-67730号公报

专利文献2：日本特开2010-236106号公报

专利文献3：日本特开2016-30809号公报

非专利文献

非专利文献1：Cellulose Commun.,14(2),62(2007)

[发明内容]

发明所要解决的课题

然而，在上述现有技术文献中的将TEMPO等N-氧基化合物作为催化剂而制造的氧化纤维素中，即使在充分清洗后，还是会残留氮量约为几ppm的N-氧基化合物。

由于担心N-氧基化合物对环境、人体有毒性，因此，在使用氧化纤维素制备纤维素纳米纤维水分散液时，在该分散液中也会混合存在N-氧基化合物，在将纤维素纳米纤维用作高功能材料时，根据其用途，分散液中存在的N-氧基化合物会有不利的影响。

另外，由于N-氧基是非常昂贵的材料，所以使用N-氧基的方法不是经济的制造方法。

根据专利文献1，记载了通过花费一定时间逐渐加入氧化剂，能够减少N-氧基化合物的使用量。但是，由于花费时间添加氧化剂，因此反应时间变长，不是高效的制造方法。进一步地，由于在氧化反应中使用了N-氧基化合物，因此存在氧化纤维素中残留少量N-氧基化合物的问题。

另外，根据专利文献2，记载了通过对氧化反应中得到的氧化纸浆进行加热处理，能够除去N-氧基化合物。但是，由于需要加热处理步骤，因此不是高效的制造方法，而且，与专利文献1同样地存在残留少量N-氧基化合物的问题。

进一步地，根据专利文献3，记载了仅使用过氧化氢等氧化剂即可对纤维素系原料进行氧化处理，但作为氧化剂，对于有效氯浓度大于14质量％的次氯酸钠水溶液没有任何描述或启示。