Development of thermo-curing resin gradually degraded to safe metabolites in water
| Project/Area Number |
19K22212
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 35:Polymers, organic materials, and related fields
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
落合 文吾 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (20361272)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | 生分解性 / 熱硬化樹脂 / エポキシ / 環境適合性 / マイクロプラスチック |
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| Outline of Research at the Start |
大きな環境問題となっている海洋等へのプラスチックの堆積の解決に向け、通常の使用時に数日程度は水中でも劣化しない、化学的に安定な熱硬化性樹脂、長期的には生分解ないしは加水分解される、全ての代謝物が安全、というこれまでにない材料を開発する。鍵となる物質は、グリシド酸エステルであり、多様な化合物が安価に入手できるアクリレートの酸化により容易に合成できるエポキシである。酸無水物との硬化により、架橋ポリエステルを合成する。ここで、代謝物となり得る成分に、安全な物質を用いれば、環境への負荷がなくなる。機械的・化学的強度と分解性を両立させるために、分子設計を綿密に行い、新規材料の開発に挑戦する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
グリシド酸エステルと環状酸無水物をもちいる硬化系を詳細に検討した。単官能グリシド酸エステルを用いたモデル反応により、両官能基がほぼ同時に消費されることがわかり、素反応が交互的な重合であることを明らかにできた。また二官能性グリシド酸エステルと様々な環状酸無水物の硬化を行い、硬化物の熱特性、機械特性、加水分解特性を評価した。熱特性と機械特性は、既存のエポキシ樹脂硬化物と同等で、十分な性能を持っていた。一方加水分解特性では、既存のエポキシ樹脂硬化物は分解しない系でも本系では次のように分解が起きた。まず、塩基性では緩やかに、かつ対応する既存の材料よりも速く分解することを明らかにできた。さらに酵素分解においても、2ヶ月の段階で酵素がある場合にのみ水への膨潤が見られているので、分解が進行することが示唆される。この酵素による変化は、既存の対応するエポキシ樹脂硬化物では現時点で起きていない。また、堆肥中でも硬化物表面に変化が現れており、目的のゆるやかな分解に向けた成果が上がっている。
さらには、本硬化系が金属や難接着材料であるシクロオレフィンポリマーの接着に適しているという新たな発見もあり、単なる代替品でなく、新規な解体性接着剤としての応用の可能性を見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
モデル反応により、素反応がほぼ交互的な重合であることを明らかにできた。また硬化物の加水分解特性を評価し、塩基性では緩やかに分解することを明らかにできた。さらに酵素分解においても、2ヶ月の段階で酵素がある場合にのみ水への膨潤が見られているので、分解が進行することが示唆される。また、堆肥中でも硬化物表面に変化が現れており、目的のゆるやかな分解に向けた成果が上がっている。
さらには、本硬化系が難接着材料の接着に適しているという新たな発見もあり、単なる代替品でなく、新規な解体性接着剤としての応用の可能性を見出した。
以上から当初の計画以上の進展があると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
酵素分解および堆肥中での分解を継続して評価し、ゆるやかな分解特性を明らかとする。さらに分解物の同定を試みる。
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Report
(1 results)
Research Products
(2 results)
