Development of bio-based carbonate resins which provide easily degradable cured materials

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05189
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35020:Polymer materials-related
• Research Institution: Kindai University
• Principal Investigator: Matsumoto Kozo 近畿大学, 産業理工学部, 教授 (90273474)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 熱硬化性樹脂 / カーボナート / ポリヒドロキシウレタン / ポリウレタン / 分解性 / 酵素分解 / 接着性 / 二酸化炭素

Outline of Final Research Achievements

We synthesized novel multi-functonal bio-based 5-memebered carbonate resins by using biomass compounds such as resveratrol or tyramine and carbon dioxide. The prepared carbonate resins could be tranformed to cured materials, which were networked poly(hydroxyurethane)s, by heating with difunctional amines up to 100 degree celsius. These cured materils showed good adhesion properties toward metal substrates as well as good degradabilities when they were heated over 200 degree celsius. In addition, we found that the cured resins prepared with trioxyethylene diamine were degradable by treatment with enzimes such as lipase and protease.

Free Research Field

高分子化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

熱硬化性樹脂は物性に優れた樹脂硬化物を与え幅広く利用されているが、安定な３次元網目の分子構造を形成するため分解性に乏しく廃棄時には問題となる。また、多くは石油原料から合成されるため資源枯渇やCO2排出量増大なども問題もある。本研究では、生物由来物質とCO2を利用して５員環カーボナート基を持つ樹脂を合成し、その硬化反応と硬化物の物性を検討した。その結果、ジアミン類硬化剤とともに100℃程度に加熱すると接着性を持つ硬化物が得られること、さらに高温に加熱すると分解可能であること、酵素を用いて分解可能であることを見出した。これらの結果から、本材料が環境調和型樹脂として有用であることが示された。