疎水性物質に親水性のナノセルロースを混ぜる方法

ナノセルロースは親水性ですので、樹脂やゴムのような疎水性の物質にそのまま混ぜると、親水性のナノセルロースどうしが凝集してしまい、均一に分散させることができません。ここでは親水性のナノセルロースを疎水性の物質に均一に分散させるために、どのような方法があるか紹介します。

まず、セルロースの表面に疎水性の官能基を導入すれば、ナノセルロースを疎水性の物質に均一に分散させることができます。さまざまな官能基が使われているようですが、具体的な名称や条件は公表されていません。またセルロース繊維を表面修飾してから解繊する場合と、解繊して得られたナノセルロースを修飾する場合とがあります。

このほか、分散剤を使うという方法があります。分散剤といってもさまざまな種類がありますが、親水性のナノセルロースを混ぜる際に添加して、樹脂やゴム中で均一に分散させる目的で使用されるものと、ナノセルロースを乾燥する際に使われるものがあります。乾燥する際に使うというのはどういうことでしょうか。まずナノセルロースの乾燥粉末は、有機溶媒に分散しやすいといわれています。しかし親水性のナノセルロースをそのまま乾燥させると凝集し、水や有機溶媒に再分散させても、もとの分散状態には戻りません。そこで乾燥する前に分散剤を加えることで、乾燥時の凝集を防ぐことができるといわれています。

別の方法として、有機溶媒に分散させた状態でナノセルロースを供給するということが行われています。これはこれまで説明した方法で製造した有機溶媒に懸濁させて供給する場合もありますが、ナノセルロースを製造する際、水を使わずに有機溶媒中で解繊し、有機溶媒懸濁液として供給される場合もあります。いずれにしても、有機溶媒分散体は、樹脂やゴムの中で容易に均一分散させることができます。

最後に、木質成分のリグニンを残した状態でナノセルロースを作る、あるいは製造したナノセルロースにリグニンをコートするという方法があります。前者は国内でリグノセルロースナノファイバーという名称で供給されています。

いずれにせよ、ナノセルロースの種類が多く、形状・性状・濃度によって樹脂やゴムへの分散性は異なります。また添加される側の樹脂やゴムもいろいろな種類がありますので、さまざまな組み合わせがあります。ナノセルロースを樹脂やゴムに均一に分散させるための最適な方法というものがあるわけではなく、条件に合わせて最適な方法を選択するしかないと考えられます。

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