Development of novel chemical recycling system of aromatic polymers by using equilibrium exchange reaction between polymer molecules and cyclic oligomers

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K19877
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 木村 邦生 岡山大学, 環境生命科学研究科, 教授 (40274013)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山崎 慎一 岡山大学, 環境生命科学研究科, 准教授 (40397873) ; 新 史紀 岡山大学, 環境生命科学研究科, 助教 (40723268) ; 内田 哲也 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (90284083)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2021-03-31
• Keywords: ケミカルリサイクル / 高性能高分子 / スーパーエンプラ / 環ー鎖平衡反応

Outline of Annual Research Achievements

芳香族ポリアミドや芳香族ポリエステルに代表されるスーパーエンプラも環境配慮から廃棄後の再利用や再生が求められ，ケミカルリサイクルが重要である．スーパーエンプラは非再生可能資源である石油を原料として合成されているが，持続的開発の観点から再生資源であるバイオマスからのスーパーエンプラ合成も重要である．バイオマスから合成される2,5-フランジカルボン酸(FDCA)を用いて合成されたバイオベーススーパーエンプラを対象に，スーパーエンプラの環-鎖平衡を利用して環状オリゴマーに変換し，必要に応じて開環重合によりポリマーを再生するという新しい持続的循環型ケミカルリサイクル技術の開発を目指した．芳香族芳香族ポリエステルとし，環状オリゴマーへの 変換効率が高いと考えられるカルド型ジオールと2,5-フランジカルボン酸（FDCA）から成る芳香族ポリエステルから検討した．ポリエステルの重合条件を検討し，構造の異なる5種類のポリエステルを合成することができた．重合過程で生成するオリゴマーを分析したところ，環状エステルの生成は見られなかった．そこで，対象スーパーエンプラを結合交換により適している芳香族ポリアミドに変更し，環状オリゴマーへの変換効率が高いと考えられるカルド型ジアミンとFDCAから芳香族ポリアミドの合成を検討した．芳香族ポリアミドは芳香族ポリエステルよりも可溶性が高く，環-鎖平衡条件の検討に適している．重合条件の最適化を行い，分子量は高くはないが目的とするカルド型ポリアミドを調製することができた．現在，合成したポリアミドの触媒を用いた環状オリゴマーの変換反応を検討している．触媒種，濃度ならびに温度を中心に検討している．並行してモノマーの希薄条件下での環状オリゴマー合成も行っており，開環重合条件検討のに入っている．重縮合による課題である高分子量化が開環重合により解決できると考えられる．