2017 Fiscal Year Research-status Report
還元性末端に着目したセルロースナノファイバー耐熱化法の開発
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16K07809
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
秀野 晃大 愛媛大学, 紙産業イノベーションセンター, 講師 (30535711)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | セルロースナノファイバー / 還元性 / 熱分解 / パルプ / グリコシル化 / DTG |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、セルロースナノファイバー（CNF）の熱分解挙動およびセルロースの熱分解で蓄積された知見を活かし、CNFの熱分析に関する基礎的知見の拡充を行うと共にCNFの耐熱化を図るものである。当該年度は、各種CNFの還元性末端と熱分解挙動の関係を調査すると共に、CNFの還元性末端の選択的反応を試みた。還元性末端の測定は、呈色反応により測定した。
市販CNFにおける比較では、高い還元性を有する試料は、Differential thermogravimetric curve (DTG 曲線) のピークトップ温度が低く、還元性と熱分解温度に関係が見られた。しかし、広葉樹漂白パルプからグラインダーで調製したCNFの還元性は比較的低かったにも関わらず、熱分解温度も低い値を示しており、市販CNFを含めて還元性と熱分解特性の関係を一括りに整理する事は困難であった。CNFの熱分解には、セルロースの還元性末端に加えて、セルロース以外の成分の影響が大きい事がわかった。
CNFの熱安定化を目指し、ホットスターラー式加熱反応装置を用いて、市販CNFをグリセロールやその他溶媒中で180℃、1時間反応させたところ、熱分解開始温度の上昇が確認された。しかし、一部のサンプルでは還元性の上昇が確認された。また、水酸化ナトリウム溶液中で反応させたところ、還元性が低下すると共に、熱分解開始温度およびDTG曲線のピークトップ温度が増加した。還元性を有し、セルロースと比べて熱分解温度の低いヘミセルロースなどが溶出された為と考えられる。各種試料の還元性と熱分解の関係については、論文投稿中であり、最終年度の成果として予定している。また、CNFの耐熱化に関しては、各種反応の検討を引き続き継続している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は、種々CNFの還元性と熱分解の関係を調査すると共に、昨年度設置できなかったポータブルリアクターの代わりに高温反応装置を設置し、市販CNFおよび自前で調製したCNFを用いて、種々反応を試みた。原料や調製手法の異なるCNFでは、還元性と熱分解に相関関係は確認できなかったが、同種の原料から調製されたCNFでは、還元性と熱分解温度に相関関係が認められた。高温反応装置としては、ホットスターラー式反応装置を導入し、グリセロールや希アルカリ溶液にCNFを浸漬した後、攪拌しながら加温する事で種々の反応を行った。ホットスターラー式反応装置による反応では、CNFの還元性を大きく低下させる事はできなかったものの、一部の反応条件において、熱分解開始温度や、DTG曲線のピークトップ温度の上昇が確認できた。CNFの耐熱性向上に向けて有用な知見を得る事ができた点については、当初の計画通りであった。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画に沿って、CNFの還元性末端のグリコシル化による熱安定化の検討、これまでに得られた知見および手法を各種パルプ由来CNFへの応用展開、CNFで得られた本研究の知見および手法をキチン・キトサンナノファイバーへの応用展開、について検討する。
平成30年度は、さらにCNFの還元性を低下させると共に熱分解温度を上昇させる為、急速加熱を可能にする管状炉型装置の導入しており、本装置を用いて還元性末端のグリコシル化等の反応条件を検討する予定である。別途、先行研究を参照に、セルロースの還元性末端グルコースを無水糖に変換する手法をCNFに適用し、熱分解挙動への影響について調べる。
上記の内、熱安定性をもたらす反応において、各種パルプ由来CNFやキチン・キトサンナノファイバーに応用することを目指す。
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Research Products
(5 results)
