2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of bio-based composites reinforced by porous polymeric material
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26810114
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
辻本 敬 大阪大学, 工学研究科, 助教 (90425041)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 高分子多孔体 / 複合材料 / 再生可能資源 / 相分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、環境問題に対する関心が高まるにつれ、高分子分野においても環境調和型高分子材料の開発が切望されている。植物資源から合成されるバイオマスプラスチックに関する研究が盛んに行われ無機物などとの複合材料が開発されているが、使用後の焼却残渣が問題となっている。そこで本研究では高分子溶液の相分離により三次元網目構造を有する多孔体を作製し、バイオマスポリマーの補強材として用いることで力学物性に優れた複合材料の開発を行った。
セルロースのチオシアン酸カルシウム飽和水溶液に対する溶解度の温度依存性を利用し、高温で調製したセルロース水溶液を冷却することでセルロースゲルを得た。このゲルをエタノールに浸漬すると脱塩・脱溶媒と同時にセルロースの再結晶化が進行し、サブミクロンオーダーの骨格と空孔を有するセルロース多孔体が形成した。その後、得られた多孔体に菌産生ポリエステルであるポリヒドロキシアルカン酸を含侵させ、オールバイオマス複合材料を作製した。複合体中のセルロース含量は多孔体作製時の溶液濃度により制御が可能であった。熱機械測定を行ったところ、ポリヒドロキシアルカン酸と比較して得られた複合材料は低熱膨張率であることがわかった。また、本複合材料では初期弾性率や最大応力だけではなく破断ひずみも大きくなり、セルロース多孔体を導入することで力学強度だけではなく靭性も向上した。
熱誘起相分離法による高分子多孔体の作製法を他のバイオポリマーにも拡張し、ジメチルスルホキシドを溶媒として用いてポリヒドロキシアルカン酸多孔体を作製した。本多孔体は水中から油成分を選択的に吸収し、油水分離材として有望であることが示された。
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