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Creation of moldable and tough elastomers from lignins via ionic crosslinking

Research Project

Project/Area Number 19K15645
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 35020:Polymer materials-related
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Ushimaru Kazunori  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (10770703)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywordsイオン複合体 / リグニンスルホン酸 / ε-ポリ-L-リジン / 自己修復 / バイオベース接着剤 / メイラード反応 / イオン性高分子 / イオン相互作用 / 接着剤 / エラストマー
Outline of Research at the Start

リグニンは植物の主要構成成分として自然界に最も豊富に存在する芳香族ポリマーであり、
石油に頼らない持続可能な社会の発展を目指す上でその利用技術の開発が重要視されている。本研究では、主要なリグニン製品の一つであるリグニンスルホン酸とカチオン性高分子
を原料として、成形加工性・強度・靭性に優れたバイオベース弾性材料の創生とその用途開拓を目指す。

Outline of Final Research Achievements

A development of strong and tough elastomer from wood-derived compound, lignosulfonate, was conducted in this study. Ionic complexes of an anionic lignosulfonate with cationic compounds were prepared and they revealed various mechanical properties such as a rubber-like elasticity and/or high strength. In addition to these lignosulfonate-derived complexes, we found unique elastic and transparent materials via a crosslinking reaction between sugars and amino groups.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

持続可能な社会の実現に向けた取り組みの一つに、植物などのバイオマス資源の利活用が挙げられる。本研究の取り組みでは、代表的なバイオマス資源である木材の更なる利活用を目指し、木質由来の余剰資源であるリグニンスルホン酸を用いた新しい材料開発に取り組んだ。本研究で開発した材料は、自己修復や接着能などの特異な機能を有しており、かつ適切な原料を使用することで生分解性材料への応用も可能であるため、環境調和型の機能材料としての利用が期待できる。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Biobased and mechanically stiff lignosulfonate/cationic-polyelectrolyte/sugar complexes with coexisting ionic and covalent crosslinks2021

    • Author(s)
      Kazunori Ushimaru, Tomotake Morita, Ryota Watanabe, Tokuma Fukuoka
    • Journal Title

      Polymer Journal

      Volume: 53 Issue: 9 Pages: 1037-1045

    • DOI

      10.1038/s41428-021-00501-2

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bio-Based, Flexible, and Tough Material Derived from ε-Poly-l-lysine and Fructose via the Maillard Reaction2020

    • Author(s)
      Ushimaru Kazunori、Morita Tomotake、Fukuoka Tokuma
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 5 Issue: 36 Pages: 22793-22799

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c01813

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A bio-based adhesive composed of polyelectrolyte complexes of lignosulfonate and cationic polyelectrolytes2020

    • Author(s)
      Ushimaru Kazunori、Morita Tomotake、Fukuoka Tokuma
    • Journal Title

      Journal of Wood Chemistry and Technology

      Volume: 40 Issue: 3 Pages: 172-177

    • DOI

      10.1080/02773813.2020.1722701

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Moldable Material from ε-Poly-l-lysine and Lignosulfonate: Mechanical and Self-Healing Properties of a Bio-Based Polyelectrolyte Complex2019

    • Author(s)
      Ushimaru Kazunori、Hamano Yoshimitsu、Morita Tomotake、Fukuoka Tokuma
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 4 Issue: 6 Pages: 9756-9762

    • DOI

      10.1021/acsomega.9b00968

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] リグニン誘導体を原料とする柔軟な多機能材料 -自己修復材料やバイオベース接着剤への展開-2021

    • Author(s)
      牛丸 和乗, 森田 友岳, 福岡 徳馬
    • Organizer
      第10回JACI/GSCシンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 木質由来リグニン系化合物から成るバイオベース接着剤の開発2021

    • Author(s)
      牛丸 和乗
    • Organizer
      第60回日本油化学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] イオン結合を利用したリグニンスルホン酸由来の複合材料の開発および応用2021

    • Author(s)
      牛丸 和乗
    • Organizer
      第4回オレオマテリアル学術交流会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] リグニン誘導体を原料とするバイオベース接着剤2020

    • Author(s)
      牛丸和乗、森田友岳、福岡徳馬
    • Organizer
      第69回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] リグニンスルホン酸から成る複合材料の開発と接着剤への応用2020

    • Author(s)
      牛丸和乗、森田友岳、福岡徳馬
    • Organizer
      第69回高分子討論会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] イオン結合を利用したリグニンスルホン酸由来の複合材料の開発および応用に関する研究2020

    • Author(s)
      牛丸和乗
    • Organizer
      日本油化学会第59回年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] イオン結合を利用したリグニン誘導体由来エラストマーの開発と機能評価2020

    • Author(s)
      牛丸 和乗、森田 友岳、福岡 徳馬
    • Organizer
      高分子学会 エコマテリアル研究会 19-3エコマテリアルシンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] イオン相互作用を介するリグニンスルホン酸エラストマーの開発と自己修復特性2019

    • Author(s)
      牛丸 和乗
    • Organizer
      第8回JACI/GSCシンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Elastic and Self-Healable Polyelectrolyte Complexes from Lignosulfonate2019

    • Author(s)
      Ushimaru Kazunori、Morita Tomotake、Fukuoka Tokuma
    • Organizer
      1st International Lignin Symposium
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] リグニン誘導体を原料とする自己修復性エラストマーの開発2019

    • Author(s)
      牛丸 和乗、森田 友岳、福岡 徳馬
    • Organizer
      第68回高分子討論会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 成形性と自己修復性を有する機能性リグニン由来エラストマーの開発2019

    • Author(s)
      牛丸 和乗、森田 友岳、福岡 徳馬
    • Organizer
      高分子学会関東支部 茨城地区「若手の会」 第34回茨城地区「若手の会」交流会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Book] 自己修復材料、自己組織化、形状記憶材料の開発と応用事例 第14節 イオン相互作用を介するリグニンスルホン酸エラストマーの開発と自己修復特性2020

    • Author(s)
      牛丸 和乗、森田 友岳、福岡 徳馬
    • Total Pages
      446
    • Publisher
      株式会社 技術情報協会
    • ISBN
      9784861047817
    • Related Report
      2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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