ボトルブラシポリマーとの複合化によるバイオマスプラスチック材料の高機能化法の開発

• 研究課題/領域番号: 21K20598
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0603:森林圏科学、水圏応用科学およびその関連分野
• 研究機関: 国立研究開発法人森林研究・整備機構
• 研究代表者: 宮城 一真 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 任期付研究員 (60909266)
• 研究期間 (年度): 2021-08-30 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: セルロース / バイオマスプラスチック / ボトルブラシポリマー / 表面濃縮 / セルロース誘導体 / 精密重合 / 機能性材料

研究開始時の研究の概要

バイオマスを原料とするプラスチック（バイオマスプラスチック）は、環境に優しい素材として注目を集めているが、多様な機能の付与が難しいという問題点がある。本研究では、ボトルブラシポリマー（BBP）と呼ばれる特殊な合成ポリマーが材料表面に自発的に濃縮される特性を持つことに着目し、微量の機能性BBPをバイオマスプラスチック材料の表面に濃縮させることで、バイオマスプラスチック材料の高機能化を目指す。具体的な機能として、汚れの付着を防止する防汚機能の付与を試みる。初年度は機能性BBPの合成を検討し、2年目は防汚性バイオマスプラスチック材料の作製に取り組む。

研究成果の概要

ボトルブラシのような形状をした高分子であるボトルブラシポリマー（BBP）は、複合材料中でその表面に自発的に濃縮する特性（表面濃縮特性）を有することが報告されている。本研究では、木材主要成分であるセルロースの化学変換物（セルロース誘導体）を原料とするBBPの合成を確立した。さらに、機能性を持たせたBBPをバイオマスプラスチックと複合化し、BBPを表面濃縮させることで、バイオマスプラスチック材料を効果的に機能化する手法を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生物資源を原料とするプラスチックであるバイオマスプラスチックは、近年の環境問題解決の鍵を握る素材として注目を集めている。しかしながら、従来の石油プラスチックと比べると化学構造が限られるため、多様な機能発現は困難である。本研究成果は、ボトルブラシポリマーの表面濃縮特性を利用した様々な高機能バイオマスプラスチック材料の創出につながり、環境に優しい社会の実現に寄与することが期待される。