JP5894373B2 - セルロース多孔質粒子の製造方法 - Google Patents
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セルロースの使用量は、セルロース濃度が高いものほどセルロース溶液の粘度が高くなるが、固形分含量や強度は向上するため、製品の目的に応じて選択され得る。濃度としては、セルロースの溶解した溶液100重量%に対して、2%〜20%が好ましく、さらに好ましくは3%から8%である。セルロース濃度が下限以下ではセルロースが粒子とならなかったり機械的強度が小さくなる場合があり、上限以上では粘度上昇に伴って操作性が悪くなったり吸着体としたときの吸着量が低下する場合がある。
(実施例1)
1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテート(シグマ・アルドリッチ社)8gに微結晶性セルロースを0.29g溶解させ、3.5重量%とした。溶液温度を80℃とした後、10mLのシリンジより押し出し、吐出速度0.05mL/minでセルロース非溶解性の溶媒である300mLの水に滴下した。シリンジには、内径0.1mmの針を取り付け、167Hzの振動モーターにより連続的に振動を与えた。加振しておくことでセルロース溶液を一定の大きさの液滴として吐出させることが可能である。水の温度は30℃とした。滴下終了後、30℃で1時間保持し、セルロース粒子を回収した。
(実施例2)
吐出流量を0.10mL/minとする以外は実施例1と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。得られた粒子をデジタルマイクロスコープで観察したところ、平均粒子径約1000μmの球状粒子が得られた。また、粒子の内部構造は実施例1の粒子と同様であった。
(実施例3)
吐出流量を0.01mL/minとする以外は実施例1と同じ方法、条件によりセルロース粒子を得た。得られた粒子をデジタルマイクロスコープで観察したところ、平均粒子径約780μmの球状粒子が得られた。また、粒子の内部構造は実施例1の粒子と同様であった。
(実施例4)
セルロース濃度4%の溶液とする以外は実施例1と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は1130nmであった。孔の大きさはセルロース濃度に依存し、セルロース濃度が高いほど開孔面積が狭い粒子が得られることが確認できた。
(実施例5)
セルロース濃度5%の溶液とする以外は実施例1と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。開口面積は、実施例4の粒子よりもさらに狭くなっていることが確認できた。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は850nmであった。
(実施例6)
セルロース非溶解性の溶媒をメタノールとする以外は実施例1と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、図5から図7に示したような多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は610nmであった。水から得られたセルロース粒子とは異なり、繊維状のセルロースがセルロース粒子を形成していた。SEM画像より同じ繊維状のセルロースで形成された粒子でも、セルロース非溶解性の溶媒の種類により開孔面積分布は異なることが確認された。
(実施例7)
セルロース非溶解性の溶媒をエタノールとする以外は実施例1と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は730nmであった。メタノールと同様に繊維状のセルロースがセルロース粒子を形成していた。
(実施例8)
セルロース非溶解性の溶媒を2−プロパノールとする以外は実施例1と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、図8から図10に示したような多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は1070nmであった。繊維状のセルロースがセルロース粒子を形成していた。SEM写真より同じ繊維状のセルロースで形成された粒子でも、セルロース非溶解性の溶媒の種類により開孔面積分布は異なることが確認された。
(実施例9)
セルロース非溶解性の溶媒に水とメタノール、1:9の混合溶媒を用いた以外は実施例1と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は750nmであった。
(実施例10)
セルロース非溶解性の溶媒に水とメタノール、3:7の混合溶媒を用いた以外は実施例1と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は1200nmであった。
(実施例11)
1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテート7.2gに対し、微結晶性セルロース0.29gを溶解させ、さらに水を0.8g加えることで溶液を調整した。水の含量は溶媒全体(1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテートと水との合計重量)に対し10重量%となる。溶液温度を60℃とした後、セルロース非溶解性の溶媒である水に滴下した。その他は実施例1と同じ方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。
(実施例12)
溶媒全体量に対する水の含量を5重量%とした以外は実施例11と同じ方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。
(実施例13)
1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテート7.2gに対し、微結晶性セルロース0.29gを溶解させ、さらにメタノールを0.8g加えることで溶液を調整した。メタノールの含量は溶媒全体(1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテートとメタノールとの合計重量)に対し10重量%となる。その他は実施例11と同じ方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は190nmであった。
(実施例14)
溶媒全体量に対するメタノールの含量を5重量%とした以外は実施例13と同じ方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は400nmであった。
Claims (13)
- セルロースおよびイオン液体を含む溶液を、気中にて液滴状とした後、イオン液体に混和可能であるセルロース非溶解性の溶媒と接触させてセルロースを凝固させ、セルロースの多孔質粒子(樹脂を含むものを除く)を形成することを特徴とするセルロース多孔質粒子の製造方法。
- セルロースおよびイオン液体を含む溶液に、当該溶液を気中にて液滴状とする前に、水またはアルコールより選択される1種以上を添加する請求項1に記載の製造方法。
- 水またはアルコールより選択される1種以上を、イオン液体との合計量に対して2重量%以上、20重量%以下添加する請求項2に記載の製造方法。
- セルロースおよびイオン液体を含む溶液を液滴状にするための機器に振動を与えつつ、セルロースおよびイオン液体を含む溶液を液滴状にする請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
- 上記機器の振動数を50Hz以上、500Hz以下にする請求項4に記載の製造方法。
- セルロースが、再生セルロース、結晶性セルロースから選択される1種以上である請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
- イオン液体がイミダゾリウム塩であることを特徴とする請求項1〜6記載のいずれか1項に記載の製造方法。
- イミダゾリウム塩を構成するカチオンが、1,3-ジアルキルイミダゾリウム、1,2,3−トリアルキルイミダゾリウムより選択される1種以上である請求項7記載の製造方法。
- イミダゾリウム塩を構成するアニオンが、塩素イオン、酢酸イオン、硝酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、CF3SO2 -、(CF3SO2)2N-、CF3CO2 -から選択される1種以上である請求項7、8いずれか1項に記載の製造方法。
- セルロース非溶解性の溶媒として、水、有機溶剤またはそれらの2種以上で均一に混和した溶剤より選択され、イオン液体に混和可能であることを特徴とする請求項1〜9いずれかに記載の製造方法。
- 有機溶剤が、アルコール類、グリコール類、アセトニトリル、アセトン、酢酸エチル、ヘキサン、グリセリン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフランである請求項10に記載の製造方法。
- アルコール類が、1-オクタノール、1-ヘプタノール、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-メチル−1−ブタノール、3−メチル1−ブタノール、2−メチル‐2‐ブタノール、3‐メチル‐2‐ブタノール、n−ブタノール、イソブタノール、2-ブタノール、sec-ブタノール、2−メチル−2−プロパノール(tert-ブタノール)、1−プロパノール、2−プロパノール、エタノール、メタノールからなる群より選択される1種以上である請求項11記載の製造方法。
- グリコール類が、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコールからなる群より選択される1種以上である請求項11記載の製造方法。
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