リグノセルロースからの新規な生分解性高分子材料の開発と分解過程での安全性確認

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10356005
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 白石 信夫 京都大学, 農学研究科, 教授 (70026508)
• 研究分担者: 猪塚 昭博 ダイセル化学工業(株), 総合研究所機能材料研究所, 所長 ; 河合 富佐子 岡山大学, 資源生物科学研究所, 教授 (60118007) ; 木村 光 京都大学, 食糧科学研究所, 教授 (80026541) ; 吉岡 まり子 京都大学, 農学研究科, 助手 (30220594)
• キーワード: セルロースジアセテート / ε-カプロラクトン / オクチル酸スズ(II) / 二軸エクストルーダー / リアクティブプロセシング / デンプン / 木材 / 生分解性試験

研究概要

幹ポリマーとしてセルロースジアセテート(置換度2.1〜2.2) (CDA)、グラフト試薬としてε-カプロラクトン(CL)、触媒としてオクチル酸スズ(II)を、それぞれ所定の割合で二軸エクストルーダーに投入できるようフィーダー速度、ポンプ速度をセットし、滞留時間30分、反応温度160℃の条件下、リアクティブプロセッシングによるCDAのグラフトを検討した。得られた試料の精製前後における熱流動特性や、剪断応力及び粘度の剪断速度依存性を測定し比較した。また、生成物を熱圧することによりシートを作製しその引張特性を評価した。その結果、グラフトCDAの熱流動温度は未処理CDAに比べては最高150℃も低下し成形加工性が大きく向上したこと、また、その剪断応力、粘度の剪断速度依存性及び熱圧成形シートの引張特性は、ポリプロピレンなど汎用合成高分子と同等の特徴を示し、しかもそれらの特性がコスト的に有利な未精製試料により実現できたことは興味深い。一方、デンプンについて分子量低下を伴わないアセチル化法を検討し、得られた試料のグラフト重合による熱可塑性プラスチック材料化を行った。さらに、木材、デンプンのフェノール類、あるいは多価アルコール類存在下での液化について実用的な反応条件を追求し、得られた液化物から三次元硬化成形物、発泡体を調製した。生分解性試験においては、土壌、活性汚泥、コンポストなどから微生物をスクリーニングし、上述の各実験で得られた試料を栄養源とする培地に接種して集積培養を行った。培養の結果、土壌などからスクリーニングした微生物の中に試料を栄養源としうるものが存在することが知られ、SEM観察等によりその同定を試みつつある。試料の力学的強度は、生分解試験後に明らかに低下し、主鎖の切断等による分解の進行が認められた。

研究成果

• [文献書誌] 白石信夫: "木材の液化、応用および液化機構について" Cellulose Commun.5 (1). 2-12 (1998)
• [文献書誌] 白石信夫: "植物資源からの高分子材料の開発" バイオサイエンスとインダストリー. 56 (9). 605-608 (1998)
• [文献書誌] 吉岡まり子: "セルロースからの生分解性高分子に関する最近の検討" 98-2高分子学会エコマテリアル研究会予稿集. 1-6 (1998)
• [文献書誌] Febrianto,F.: "Composites of wood and trans-1,4-isoprene rubber 1 : Mechanical, physical, and flow behavior" Journal of Wood Science. 45 (1). 38-45 (1999)
• [文献書誌] Kawai,F.: "Biodegrability of Scott-Gelead photodegradable polyethylene and Polyethylene wax by microorganisms" Macromol.Symposia. (in press).
• [文献書誌] Shiraishi,N.: "Scicence and Technology of Polymers and Advanced Materials" Plenum Press, 883 (1998)
• [文献書誌] Duine,J.A.: "Enzymes involved in the bacterial degradation of polyethyleae glyool, In Biochemlcal Principles and Mechanisms of Biosynthesis and Biodegradatlon of Polymers" Wiley-VCH, 750 (1998)