2022 Fiscal Year Research-status Report

Development of the high functional thermosetting resin to contribute effective use of unutilized marine biomass

Research Project

Project/Area Number	21K12318
Research Institution	Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
Principal Investigator	井上陽太郎地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主幹研究員 (00372136)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	海洋バイオマス / 魚油 / 鯨油 / エポキシ化 / 熱硬化性樹脂
Outline of Annual Research Achievements	今年度は、魚油と同じ水産油脂である鯨油に対し、エポキシ基の導入を検討した。クロロホルム中、30 %過酸化水素水、触媒量のリンタングステン酸およびセチルピリジニウムクロリドからエポキシ化反応を行うと、鯨油が有する二重結合はほぼ定量的に消失し、エポキシ化が速やかに進行した。核磁気共鳴測定により、エポキシ基が約83%導入されたことが分かった。前年度合成したエポキシ化魚油（EFO)およびエポキシ化鯨油（EWO)と架橋剤として0.5当量の4-メチルシクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸無水物(MHPA)、および硬化促進剤として1 wt％の2-エチル-4-メチルイミダゾール(EMI)を混合し、85 ℃で1時間、続いて120 ℃で14時間加熱したところ、透明性を有し柔軟な熱硬化性樹脂を得た。得られた熱硬化物EFO-MHPAに対し引張試験により機械特性を評価したところ、歪み約170 %、破断強度が約7.0MPaの値を示した。また、植物由来材料であるフルフラールから新規なフラン骨格を有するポリカルボン酸誘導体を合成した。これらを架橋剤とし、FFOおよびEWOと硬化させることにより、透明性かつ柔軟性を有するオールバイオベース熱硬化性樹脂を作製した。さらに、ナタデココを脱水熱プレスして作製したバクテリアセルロースシートにEFOを含浸させ、プレス機を用いて加圧熱硬化させることにより、複合材料が得られることがわかった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 魚油と同じ水産油脂である鯨油に対してもエポキシ化が同様に進行することが明らかとなり、酸無水物と混合し、熱硬化させることにより得られた熱硬化性樹脂の引張試験や引張せん断試験など機械特性の評価を行った。また、前年度に合成したオイゲノールノボラックおよびカルダノールノボラックとEFOから得られた熱硬化性樹脂は非常に脆く、特性の評価が困難であったが、新たに合成したフラン誘導体とFFOおよびEWOと熱硬化させることにより、透明性かつ柔軟性を有し、機械特性の評価に耐えうる熱硬化性樹脂を得るkとができた。申請書内で計画していたキチンおよびキトサンの代わりに、バイオベースマトリックスとして、バクテリアセルロースシートとの複合化を検討し、全てがバイオベース材料からなる複合材料を作製することができた。
Strategy for Future Research Activity	バクテリアセルロース－エポキシ化水産油複合材料について、ある程度の大きさの試験片作製のための諸条件を検討する。また、キチンおよびキトサンを解繊したのち、シートを作製し、エポキシ化水産油との複合化を行い、機械物性の評価を検討する。また、自己修復性基を有する基質をもつ架橋剤を別途合成し、熱硬化性樹脂を作製し、その機能の評価を行う。
Causes of Carryover	予定していた学会に参加することを取りやめたため、残額が生じた。残額は次年度に物品費および旅費として使用する。