2019 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of highly dispersed cellulose nanofibers/polymer composites and their functionalization
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17K00665
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
吉岡 まり子 京都大学, 農学研究科, 准教授 (30220594)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ヒドロキシプロピルセルロース / セルロースナノファイバー / シンナモイル化 / 光架橋 / CNFフィルム / 光重合型リグニンモデルポリマー / UV遮蔽効果 / 抗酸化能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではまず、セルロースナノファイバー(CNF)表面に光反応性官能基であるシンナモイル基を導入する (シンナモイル化CNF、Cin-CNF) と共に、同官能基をもつ光架橋型樹脂 (シンナモイル化ヒドロキシプロピルセルロース、Cin-HPC) を合成した。次いで、それらを複合化・UV架橋させ、機械的特性を調査することによりシンナモイル基の架橋が複合体の物性に及ぼす影響を評価した。FT-IR測定にて、エステル結合およびベンゼン環に由来する吸収 (それぞれ1740、760 cm－1) が観られたことより、CNFへのシンナモイル基導入を確認した。また、WAXD測定およびFE-SEM観察より、出発CNFと同等の結晶化度ならびにナノフィブリル形態が確認され、CNFの特性を損なうことなく表面のシンナモイル化に成功したことが知られた。中和滴定よりDSを算出したところ 0.42であった。また、1H NMRよりCin-HPCの生成が確認され、DS = 0.55と算出された。Cin-HPCにCin-CNFあるいは未修飾CNFを0、1および3 wt%の割合で添加しUV照射したフィルムの引張試験において、Cin-CNF、未修飾CNFともに、Cin-HPCに対して3 wt%添加した際に強度の向上が観られた。更に、Cin-HPC/Cin-CNF複合フィルムはCin-HPC/未修飾CNF複合フィルムと比較して高い強度ならびに弾性率を示し、シンナモイル基による補強効果が示された。
一方で、高速撹拌処理を行った0.2 wt%のCNF水分散液を吸引濾過することでCNFフィルムを作製した。該フィルムに光重合型リグニンモデルポリマーを複合化させて得られた複合フィルムについて、力学特性の向上、疎水性の増大、UV遮蔽効果、抗酸化能を見出すことに成功した。
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