非可食バイオマス資源を原料とする新規生分解性高分子の創成と生分解性の制御

• Project/Area Number: 23810003
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Environmental technology/Environmental materials
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 橘 熊野 群馬大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60504024)
• Project Period (FY): 2011-08-24 – 2013-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2012: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2011: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: バイオマス / 生分解性高分子 / ポリエステル / 縮合重合 / 外部刺激応答 / フルフラール / ディールス・アルダー反応 / 水素添加

Research Abstract

【バイオマス由来モノマーの合成】
バイオマス由来であることを確認したフルフラールを五酸化二リン存在下、酸化剤によって酸化することによって、マレイン酸およびフマル酸の混合物を得た。マレイン酸/フマル酸混合物に対して、五酸化二リンによる脱水反応を行うことで、無水マレイン酸を得た。次に、バイオマス由来であることを確認したフランと、合成したバイオマス由来無水マレイン酸を混合することによりDiels-Alder反応を行い、Diels-Alder付加物を得た。合成した付加物は可逆的にフラン/無水マレイン酸無水物に戻るため、パラジウム触媒存在下水素添加を行うことで、酸無水物モノマーを得た。
【バイオマス由来ポリエステルの合成と物性評価】
得られたDiels-Alder付加物および酸無水物モノマーを基本骨格として、バイオマス由来のジオールであるエチレングリコールや1,4-ブタンジオールとエステル化を行い、新規完全バイオマス由来のポリエステルを得た。得られたバイオマス由来ポリエステルのNMR、IR、DSC、GPC測定を行い、数平均分子量で2万以上の高分子体を得た。得られた高分子は結晶性高分子であり、融点83℃、ガラス転移点33℃であった。ホットプレス法によりプレス成形することで、透明性フィルムを得た。紫外可視吸収スペクトルで測定することで、可視領域に吸収の無い高分子であることを確認した。
【バイオマス由来ポリエステルの生分解性評価】
酸無水物モノマーを加水分解したジカルボン酸(モノマーモデル1)、1,4-ブタンジオール(モノマーモデル2)、バイオマス由来ポリエステルの生分解性評価を生化学的酸素要求量(BOD)法によって評価した。その結果、モノマーモデルは、早期に生分解性が進行する一方、バイオマス由来ポリエステルはゆっくりと生分解が進行していることを明らかにした。