2021 Fiscal Year Research-status Report
革新イオン液体による全バイオマス強化樹脂複合材のワンポット・ワンステップ創生
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21K05704
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
和田 直樹 金沢大学, 生命理工学系, 助教 (20464050)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 憲司 金沢大学, 生命理工学系, 教授 (00216714)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | バガスエステル / イオン液体 / エステル化 / 繊維強化樹脂複合材 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バガス粉末を原料にしてバガスのエステル化をEmimOAcを用いて行い、水への再沈殿によってバガス樹脂を得た。バガス中の水酸基を半分程度脂肪酸でエステル化したバガスエステルの熱成形性を評価したところ、エステル鎖の長さが長くなると、熱分解温度はほぼ変化しないのに対して比較的低い温度で熱溶融することがわかった。つまり、長鎖脂肪酸エステルはプロセス温度幅を広くすることができることがわかった。鎖長がC8以下の場合は、熱プレスによる成形性に問題があった。一方で、熱成形加工性に優れるデカノイル化バガスの引張強度は10MPaを下回っており、ナノファイバーによって強化しても目的強度を達成できないことがわかった。引張強度は置換度を低く保つことで向上させることが可能であったが、それでも目的強度にた到達しなかった。これらの結果から、１種類のエステス鎖での化学修飾（モノエステル化）では、目的とする複合材の母材樹脂となりうるバガスエステルは得られないと考えた。
そこで、複数のエステル鎖で化学修飾すること（混合エステル化）を試みた。その結果、アセチル基とヘキサノイル基を一定の割合で有する混合エステル化バガスが引張強度と熱成形性の両目的を達成しうる樹脂構造であることがわかってきた。
一方で、セルロースナノファイバーの方は、モデルナノファイバーとして竹由来のセルロースナノファイバーの表面化学修飾が可能であることを確かめた。
研究を行う中で明らかとなった新知見として、ビニルエステルとEmimOAcが化学反応することが示唆された。この結果は、従来想定していたイオン液体のリサイクル利用を長期間に渡って行うと、反応物が蓄積する問題を生じかねないことを示唆している。しかし、この反応はイミダゾリウム環のC2位を修飾可能な新しい反応であり、イオン液体の化学改変に応用できる可能性も秘めている。
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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
母材とすべきバガスエステルの構造が明らかになってきた。ナノファイバー化のための実験装置は納期遅延がありながらも3月末に導入し、次年度の準備も整っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
バイオマスを機械解繊可能な実験機器が納入されたので、リグニンを完全溶解し、多糖類繊維を機械解繊しながら目的のエステル鎖で化学修飾する解繊反応も同時に行う。
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| Causes of Carryover |
学術論文の掲載費（その他）において為替の影響で微差が生じたため。
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