2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high elongation plastic material based on poly(lactic acid)s with well-defined structure by precise block copolymerization
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20K05638
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| Research Institution | Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
門多 丈治 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究室長 (40416350)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平野 寛 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 総括研究員 (10416349)
岡田 哲周 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究員 (70633650)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ポリ乳酸 / 高伸張性 / 有機触媒 / 精密ブロック共重合 / プラスチック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
廃プラスチック問題の解決策として、生分解性かつバイオマス由来のポリ乳酸への置換が望まれているが、ポリ乳酸は脆く、強度と柔軟性の両立が難しいため、既存プラスチックの代替は進んでいない。柔軟性と強度を両立させる方法として、ブロック共重合による柔軟成分の導入が有望であるが、ポリ乳酸系で、ブロック比・配列を高精度に制御できるブロック共重合法は確立されておらず、学術的課題となっている。
これまでの研究で酵素を模倣した酸塩基有機重合触媒を開発し、分子量と一次構造を正確に制御した特殊構造ポリ乳酸の精密合成を可能としている。本研究課題では、この精密合成法を基盤としてポリ乳酸系の精密ブロック共重合法を確立し、構造と物性の関係を明らかにすることで、柔軟性と高強度を両立させた高伸張ポリ乳酸系プラスチック新素材の開発を目指し、環境問題の解決策に繋げることを目標としている。本年度は、柔軟鎖としてのポリエチレングリコール（PEG）と剛直なポリ乳酸（PLA）から成るブロックコポリマーのPEG比率を高め、分子量をより小さくすることで一層の高強度化と高伸張性を目指し、既存プラスチックの代替素材として実用性のある高伸張性ポリ乳酸の開発を試みた。
まず、溶媒を使用しないバルク重合法で、ブロック比・分子量を制御したブロックコポリマーの精密合成を試みた結果、溶液重合より短時間（２４時間→１時間）、分子量分布１．０２で定量的に反応が進行し、非常に精密に一次構造を制御可能なことが分かった。この方法によってPEG比が大きく分子量が数千～５万程度のブロックコポリマーを揃えることができた。得られたブロックコポリマーを、市販ポリ乳酸に5～20重量％添加し、その引張特性（強度、伸び）を評価した結果、強度をほぼ維持したまま大幅に伸びが向上することが分かり、成形材料として最適なブロック比、分子量、および配合比を見出すことに成功した。
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Research Products
(2 results)
