超臨界二酸化炭素を用いる高速・高収率ポリ乳酸合成技術の開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K06553
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 岡島 いづみ 静岡大学, 工学部, 准教授 (40436910)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 孔 昌一 静岡大学, 工学部, 准教授 (60334637)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 超臨界二酸化炭素 / ポリ乳酸 / 重合

Outline of Annual Research Achievements

平成28年度は、モノマーとしてL-ラクチド、触媒としてN,N-ジメチル-4-アミノピリジン（DMAP）を用いたポリ乳酸合成を行ったところ、100℃、10MPaの条件において、反応時間60分で90％、120℃、10MPaでは95％の収率を得ることができた。また100℃以上で合成した生成ポリ乳酸の重量平均分子量は、反応時間の経過と共に増加して反応時間160分で最大値を取り、それ以降は生成ポリ乳酸の分解も併発し、重量平均分子量は低下した。しかし反応時間全体において、生成ポリ乳酸の分散度は上昇傾向があるものの2以下となったことから、収率や重量平均分子量は反応時間に依存するが、分散度はあまり影響しないことが明らかになった。さらに100℃以上の条件において、超臨界二酸化炭素中にL-ラクチドが可溶化する様子を可視化し、大気圧下では固体だったL-ラクチドが、超臨界二酸化炭素が存在することによって可溶化することが確認された。また平成27年度に得られたジアザビシクロウンデセン（DBU）触媒を用いたポリ乳酸合成の測定結果を基に重合反応の速度解析を行い、反応初期においては超臨界二酸化炭素中でのL-ラクチドの重合速度はモノマー濃度の1次反応で表されることが明らかになった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ポリ乳酸合成反応については、DMAP触媒を用いた場合にも当初予定していた収率95％以上、反応時間1時間以内で、無着色なポリ乳酸を安定して合成可能な反応条件を見出すことができた。またDBU触媒を用いた反応速度解析を行うことができ、反応場の様子のin-situでの観測を予定通り遂行することができたため。

Strategy for Future Research Activity

平成29年度は超臨界二酸化炭素中でN,N-ジメチル-4-アミノピリジン（DMAP）を用いたポリ乳酸の合成反応条件に対する収率、重量平均分子量の関係のデータ等を基に、反応速度式の導出と反応速度解析を行う。また、解析に不足しているデータが残っているため、必要な追実験を行う。更に超臨界二酸化炭素中でのポリ乳酸の粘度の測定・推算を行い、超臨界二酸化炭素中でのポリ乳酸合成の反応機構解明につなげる。