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アミノ酸由来バイオマスプラスチックの開発と微細構造制御による高性能化

研究課題

研究課題/領域番号 17K12836
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 環境材料・リサイクル
研究機関東北大学 (2018-2019)
東京工業大学 (2017)

研究代表者

丸林 弘典  東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (00723280)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード高分子 / ポリ乳酸 / バイオマスプラスチック / アミノ酸 / 結晶 / 融点 / 結晶化速度 / 結晶構造 / ポリ(α-ヒドロキシ酸) / 平衡融点 / 熱力学 / 側鎖 / ポリ(L-乳酸) / バイオプラスチック / 高分子量体 / 立体規則性 / 結晶性 / 分子間相互作用 / 微細構造 / 結晶化 / 構造-物性相関
研究成果の概要

アミノ酸を原料として、種々の側鎖構造を有する立体規則性ポリエステル、ポリ(α-ヒドロキシ酸)(ポリ乳酸の側鎖置換体)を合成した。側鎖イソプロピル基とsec-ブチル基のポリ(α-ヒドロキシ酸)は結晶性を示し、その融点は代表的なバイオマスプラスチックであるポリ(L-乳酸)より高い値を示した。ラメラ結晶の厚さや結晶多形といった固体構造の制御により、結晶性ポリ(α-ヒドロキシ酸)に潜在する熱物性を最大限に引き出し高性能化を達成した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

【学術的意義】代表的なバイオマスプラスチックであるポリ(L-乳酸)の側鎖構造を改変した新奇高分子を合成し、側鎖構造と結晶性の関係を明らかにした。そして、結晶性を示した高分子の固体構造と基礎物性、および両者の相関を解明した。
【社会的意義】側鎖イソプロピル基の新規高分子は融点および結晶化速度の両観点でポリ(L-乳酸)より優れており、来る循環型社会において高性能バイオマスプラスチックとしての実用化が特に期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Structural Dynamics of Substituted Poly(lactic acid) with sec-Butyl Side Chains Revealed by Synchrotron SAXS/WAXD Simultaneous Measurements2019

    • 著者名/発表者名
      Hironori MARUBAYASHI, Ryo MIZUKAMI, Yuji HAMADA, Shuichi NOJIMA
    • 雑誌名

      Photon Factory Activity Report 2018

      巻: 36 ページ: 241-241

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Crystallizability of substituted poly(lactic acid)s: Effects of alkyl side-chain structure2018

    • 著者名/発表者名
      Marubayashi Hironori, Mizukami Ryo, Hamada Yuji, Nojima Shuichi
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

      巻: 印刷中 ページ: 318-324

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2018.04.033

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elucidation of crystal polymorphism and cocrystallization of biomass plastics by x-ray diffraction and scattering methods2017

    • 著者名/発表者名
      Marubayashi Hironori
    • 雑誌名

      Sen'i Gakkaishi

      巻: 73 ページ: 312-315

    • NAID

      130005950147

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 側鎖置換型ポリ乳酸の結晶化と固体構造2019

    • 著者名/発表者名
      丸林 弘典, 水上 諒, 浜田 悠司, 野島 修一
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 側鎖にイソプロピル基を有する置換型ポリ乳酸の結晶内分子間相互作用2019

    • 著者名/発表者名
      浜田 悠司, 丸林 弘典, 野島 修一
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 側鎖置換型ポリ乳酸の構造と物性2019

    • 著者名/発表者名
      丸林 弘典, 水上 諒, 浜田 悠司, 野島 修一
    • 学会等名
      2019年 繊維学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] アルキル側鎖を有する置換型ポリ乳酸の結晶化と固体構造に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      丸林 弘典, 水上 諒, 浜田 悠司, 野島 修一
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 側鎖にイソプロピル基を有する置換型ポリ乳酸結晶の構造・物性相関に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      浜田 悠司, 丸林 弘典, 野島 修一
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Crystallization and Microstructure of Side-chain-substituted Poly(lactic acid)s2019

    • 著者名/発表者名
      H. Marubayashi, R. Mizukami, Y. Hamada, S. Nojima
    • 学会等名
      INTERNATIONAL DISCUSSION MEETING ON POLYMER CRYSTALLIZATION 2019 (IDMPC19)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Intermolecular Interaction of Substituted Poly(lactic acid) Crystals Having Isopropyl Side Chains2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Hamada, H. Marubayashi, S. Nojima
    • 学会等名
      INTERNATIONAL DISCUSSION MEETING ON POLYMER CRYSTALLIZATION 2019 (IDMPC19)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 結晶性を有する側鎖置換型ポリ乳酸の固体構造と熱物性2019

    • 著者名/発表者名
      丸林 弘典, 水上 諒, 浜田 悠司, 野島 修一
    • 学会等名
      2019年 繊維学会秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Structure and Transition of Side-Chain Substituted Poly(lactic acid)s2018

    • 著者名/発表者名
      Hironori MARUBAYASHI
    • 学会等名
      Collaborative Conference on Crystal Growth (3CG 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Crystallization of Side-Chain Substituted Poly(Lactic Acid)s2018

    • 著者名/発表者名
      Hironori MARUBAYASHI, Ryo MIZUKAMI, Yuji HAMADA, Shuichi NOJIMA
    • 学会等名
      The 10th International Conference of Modification, Degradation and Stabilization of Polymers (MoDeSt2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] sec-ブチル基を側鎖に有する置換型ポリ乳酸の結晶化2018

    • 著者名/発表者名
      水上 諒, 丸林 弘典, 野島 修一
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 側鎖にイソプロピル基を有する置換型ポリ乳酸の分子間相互作用2018

    • 著者名/発表者名
      浜田 悠司, 丸林 弘典, 野島 修一
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] X線繊維回折法によるポリ(L-2-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸) β晶の結晶構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      丸林 弘典, 水上 諒, 浜田 悠司, 野島 修一
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ポリ(L-2-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸) β晶の結晶構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      丸林 弘典, 水上 諒, 浜田 悠司, 野島 修一
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 側鎖にsec-ブチル基を有する置換型ポリ乳酸の結晶化と固体構造2018

    • 著者名/発表者名
      水上 諒, 丸林 弘典, 野島 修一
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Crystallization and Melting of Poly(L-2-hydroxy-3-methylbutanoic acid)2017

    • 著者名/発表者名
      Marubayashi Hironori, Mizukami Ryo, Nojima Shuichi
    • 学会等名
      The 15th Pacific Polymer Conference (PPC-15)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Crystallization and polymorphism of poly(L-2-hydroxy-3-methylbutanoic acid)2017

    • 著者名/発表者名
      Marubayashi Hironori、Nojima Shuichi
    • 学会等名
      Fifth International Symposium Frontiers in Polymer Science
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ポリ(L-2-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸)の結晶多形2017

    • 著者名/発表者名
      丸林 弘典, 水上 諒, 野島 修一
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] アルキル側鎖を有する置換型ポリ乳酸の結晶化2017

    • 著者名/発表者名
      水上 諒, 丸林 弘典, 野島 修一
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] X 線回折・散乱法を用いたバイオマスプラスチックの結晶多形と共結晶化の解明2017

    • 著者名/発表者名
      丸林 弘典
    • 学会等名
      平成29年度繊維学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] バイオベースポリマーの結晶化と固体構造2017

    • 著者名/発表者名
      丸林 弘典
    • 学会等名
      第66回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] Hironori MARUBAYASHI Website

    • URL

      https://sites.google.com/view/hmaru-polymer-crystal-2888

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
  • [備考] T2R2 Tokyo Tech Research Repository

    • URL

      http://t2r2.star.titech.ac.jp/cgi-bin/researcherpublicationlist.cgi?q_researcher_content_number=CTT100513758&alldisp=1&tab_yf=2017

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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