2018 Fiscal Year Research-status Report
プラスチックの知能化リサイクルを目指したハイブリット分解システムの開発
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17K05949
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
中谷 久之 長崎大学, 工学研究科, 教授 (70242568)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ポリスチレン / 光触媒 / リサイクル / 難燃剤 / 劣化 / ポリウレタン / ドーマント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在、狙った分子量になるように高分子鎖を切断、含有している有害な添加剤のみ選択的分解するといった新規リサイクル（知能化リサイクル）技術の開発を行っている。また、知能化リサイクルを水中で行うことができるようにするために、ポリマー型光触媒の開発を行っている。具体的には、
１）新規光・熱触媒システムを用いたポリウレタンのリサイクル化
２）ヒンダードアミン系光安定剤（HALS）を用いたポリスチレン（PS）内部ヘキサブロモシクロドデカン（HBCD）難燃剤の選択的分解とPS部のリサイクル
３）ナノTiO2粒子含有スチレン系ブロック共重合体の光触媒作用に関する研究
を行った。１）に関しては、水性ポリウレタン(WBPU)を使い光触媒としてTiO2を劣化制御およびドーマント種化用にHALSを用い、ソフトセグメント部であるポリオキシテトラメチレングリコール(PTMG)鎖を選択的に切断および切断末端のドーマント種化に成功した。これによりWBPUの知能化リサイクル技術の開発に成功した。２）に関しては、同様にTiO2とHALSを組み合わせ、光および熱によってラジカルを制御することでPS内部のHBCDを選択的に分解させることでPS部の選択的なリサイクルに成功した。３）に関しては、リビングアニオン重合によって合成したポリスチレン-block-ポリアクリル酸tert-ブチル(PS-b-PtBA)を加水分解することで、ナノ鋳型であるPS-b-PAAを得た。このPS-b-PAAを用いてTiO2ゲルおよび銅フタロシアニン(CuPC)を加えることで、可視光応答性を持つポリマー型光触媒PS-b-PAA/TiO2/CuPcの合成に成功した。以上の成果について論文2報ならびに学会発表4件の形で研究実績として公表をおこなった。
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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
TiO2とHALSを組み合せた光・熱触媒システムを用いたWBPUの知能化リサイクル化を計画に従って行った。紫外光照射、その後の熱処理によりPTMG鎖の選択的に切断および切断末端のドーマント種化に成功した。この成果については、論文1報ならびに学会発表2件（内1件招待講演）の形で公表した。
昨年度は知能化リサイクルのターゲットの1つであるPS中に添加されたHBCDの選択的分解を行い成功した。今年度は回収したPS部のリサイクル化を検討し、添加するHALSの種類の最適化を試みた。その結果、従来使っていたN-H型よりもN-OR型のHALSの方がPS部の変質を抑えるという点で優れていることが分かった。この成果については、論文1報（投稿中）ならびに学会発表1件の形で公表した。
本年度はマイクロプラスチックの回収・知能化リサイクル化を目的として、可視光応答性を持つポリマー型光触媒PS-b-PAA/TiO2/CuPcの開発・合成を行った。その結果、水中・可視光照射下でも光触媒活性を発現させることに成功した。この成果については、論文1報ならびに学会発表1件の形で公表した。
以上の理由により、おおむね順調に進展しているとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度に計画していた水性ポリウレタン(WBPU)のオリゴマー体経由によるケミカルリサイクルの開発に関しては前述の通り、前倒しで平成30年度に行い成功した。そこで、平成31年度は計画にはないが、WBPUの知能化リサイクル化で得た末端にドーマント種（TEMPO）を持つPTMGがポリプロピレンのβ晶生成用の核剤になることを予備実験で見出したので、この核剤として作用機構の詳細を明らかにして新規アップグレードリサイクル法としての確立を検討する。
また開発に成功したポリマー型光触媒PS-b-PAA/TiO2/CuPcに関して、水中下でのマイクロプラスチックの表面洗浄用触媒としての能力を検討する。これは現在問題になっているマイクロプラスチックに関して、リサイクルによる解決法の開発に必要な技術の一つである。この検討の成功は知能化リサイクル法のさらなる発展に寄与すると期待している。
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| Causes of Carryover |
理由：2018年9月12日～14日に北海道大学 札幌キャンパスで開催予定であった第67回高分子討論会が、平成30年北海道胆振東部地震発生のため中止となり。参加できなかったため。
次年度の使用計画：計画が順調に進んでおり、2019年8月7日～8日開催予定の第8回高分子学会グリーンケミストリー研究会シンポジウム・第22回プラスチックリサイクル化学研究会研究討論会 合同研究発表会に参加・発表で使用する予定である。
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