微生物産ポリエステルを主成分とする高性能生分解性高分子複合材料

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11217204
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 井上 義夫 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 教授 (60016649)
• 研究分担者: 浅川 直紀 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 助手 (80270924)
• キーワード: 高分子複合材料 / 生分解性プラスチック / ポリマーブレンド / ポリヒドロキシ酪酸 / 環境適合高分子

研究概要

本研究の目的は、微生物産生ポリエステルを主成分とし、力学的強度が優れ、また制御可能な生分解性を持つ環境低負荷高分子複合材料を創製することである。
本年度は以下の4研究項目について研究を行った。
(1)微生物産ポリヒドロキシアルカン酸共重合体の固体構造と性質 Ralstonia eutrophaなどの微生物により合成した一連のポリ(3-ヒドロキシ酪酸-co-3-ヒドロキシ吉草酸)共重合体、ポリ(3-ヒドロキシ酪酸-co-4-ヒドロキシ酪酸)共重合体、及びポリ(3-ヒドロキシ酪酸-co-3-ヒドロキシヘキサン酸)共重合体について、結晶構造と結晶化度、融点、ガラス転移点の単量体単位組成依存性を調べた。
(2)ポリエステル/多糖複合材料の相溶性と物性 生分解性ポリエステルであるポリ(ε-カプロラクトン)と天然多糖キチンまたはキチンの脱アセチル化誘導体キトサンとからなる複合剤を調製し、混合状態と物性を調べた。キチンまたはキトサンはポリ(ε-カプロラクトン)と分子間水素結合を形成して相溶化することがわかった。
(3)ブレンドにより動的性質と相構造を制御することによる生分解性の促進 完全非晶質の化学合成アタクト-ポリ(3-ヒドロキシ酪酸)(PHB)は単独では微生物由来PHB分解酵素による加水分解を受けないが、アタクト-ポリ乳酸とブレンドすると生分解されるようになることを見いだした。
(4)水素結合の形成によるポリエステルの固体構造と物性の物理的制御 数種の微生物産ポリヒドロキシアルカン酸とフェノール性水酸基を持つ数種の低分子量化合物及びポリ(4-ビニルフェノール)とのブレンドを調製した。強い分子間水素結合の形成によりポリエステルの物性が大きく変化することがわかった。

研究成果

• [文献書誌] S.Yamada: "Crystalline Structual Change of Bacterial Poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) with Narrow Compositional Distribution"Macromolecules. 34・13. 4659-4662 (2001)
• [文献書誌] Y.-H.Na: "Phase Behavior and Thermal Properties for Binary Blends of Compositionally Fractionated Poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxypropionate)s with Different Comonomer Composition"Macromolecules. 34・14. 4834-4841 (2001)
• [文献書誌] Y.He: "Reversible Thickening/Thinning Phenomena Observed for Polymer Blend Films in Water Media"Macromolecules. 34・23. 8166-8172 (2001)
• [文献書誌] Y.He: "Enzymatic Degradation of Atactic Poly (R, S-3-hydroxybutyrate) Induced by Amorphous Polymers and the Enzymatic Degradation Temperature Window of Amorphous Polymer System"Biomacromolecules. 2・3. 1045-1051 (2001)
• [文献書誌] K.Ishida: "Comonomer Unit Composition and Thermal Properties of Poly(3-hydroxy-butyrate-co-4-hydroxybutyrate)s Biosynthesized by Ralstonia eutropha"Biomacromolecules. 2・4. 1285-1293 (2001)
• [文献書誌] Y.Wang: "Comonomer Compositional Distribution and Thermal and Morphological Characteristics of Bacterial Poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxy-valerate)s with High 3-Hydroxyvalerate Content"Biomacromolecules. 2・4. 1315-1323 (2001)