ポリエステルの分子・材料設計に基づく分解のプログラム

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11217210
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 木村 良晴 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 教授 (10132276)
• 研究分担者: 谷口 育雄 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 助手 (30314305) ; 宮本 真敏 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 助教授 (70149524)
• キーワード: 脂肪族ポリエステル / 生分解性ポリマー / β-ブチロラクトン / 分解機構 / 化学合成 / ブロックポリマー / 結晶刻剤 / 時限分解

研究概要

本研究では、実用的な生分解性ポリマーとして期待されている、ポリ-L-乳酸(PLLA)、ポリヒドロキシ酪酸(PHB)、およびポリコハク酸ブチレン(PBS)の3種の脂肪族ポリエステルの結晶制御を行なうとともに、「性能」と「時限分解性」を合わせ持った生分解性プラスチックを開発することを目的としている。
(1)非晶性ラセミポリマーと結晶性キラルポリマーのブロック共重合:1,4-butanediolの存在下にラセミのβ-butyrolactone(βBL)を開環重合の後、続いて、tin octoateを触媒に用いて[RS]-PHBとL-ラクチドの共重合を行い、生分解性の熱可塑性弾性体となるA-B-A型ブロック共重合体(PLLA-[RS]-PHB-PLLAを得た(Polymer誌に掲載予定)。また、新規環状モノマーを用いた共重合についても検討を行っている。
(2)結晶核剤による生分解性ポリマーの結晶化と分解性の制御:PLLA、[R]-PHBがいずれもヘリックス性の高分子であることに着目し、六方晶系の結晶核剤を中心にスクリーニングを行った。現在、いくつかの有効な核剤の添加効果を検討している。また、微生物産生の[R]-PHBの溶融紡糸を検討し、その繊維化に成功した(口頭発表)。現在、poly(butylene succinate-co-L-lactate)(PBSL)のリパーゼPSによる酵素分解機構を明らかにした。
(3)生分解性ポリマーの複合化:ポリグリコール酸(PGA)を芯に、[R]-PHB、PBSを鞘に有する複合繊維を作製し、その水中における迅速な分解特性から、目的とする時限分解が可能なことを確認した。
(4)汎用ポリエステルと生分解性ポリマーの共重合・複合化:生分解性ポリマーであるPLLA、PBSを芯部に、汎用のポリエステルであるpoly(ethylene terephthalate)(PET)、poly(butylene terephthalate)(PBT)を鞘部に有する複合繊維の加水分解を酵素、微生物分解性について検討している。

研究成果

• [文献書誌] A. El Salmawy, et al.: "A Core-Sheath Bicomponent Fiber of Poly (butylene terephthalate)/Poly (butylene succinate-co-L-lactate). Utilization of a Biodegradable Polymer for Establishment of Waste-Free Denier-Decreasing Treatment of Polyester Fiber"Text. Res. J.. 70 (in print). (2000)
• [文献書誌] A. El Salmawy. et al.: "Structure and Properties of Bicomponent Core-Sheath Fibers of Poly (ethylene terephthalate) and Biodegradable Aliphatic Polyesters"Text. Res. J.. 70 (in print). (2000)
• [文献書誌] S. Hiki, et al.: "Synthesis and characterization of hydroxy-terminated [RS]-poly (3-hydroxybutyrate) and its utilization to block copolymerization with L-lactideto obtain a biodegradablethermoplastic elastomer"Polymer. 41 (in print). (2000)
• [文献書誌] T. Fujiwara, et al.: "Crystallization-Induced Morphological Changes of a Poly (L-lactide)/Poly (oxyethylene) Diblock copolymer from Sphere to Band via Disk : A novel Macromolecular Self-Organization Process from Core-Shell Nanoparticles on Surface"Macromolecules. 33 (in print). (2000)
• [文献書誌] S. I. Moon, et al.: "Melt Polycondensation of L-lactic Acid with Sn(II) Catalysts Activated by Various Proton Acids : A direct Manufacturing Route to High Molecular Weight Poly(L-lactic acid)"J. Polym. Sci. Part A, Polym. Chem.. 38 (in print). (2000)
• [文献書誌] 木村良晴: "「生分解性高分子の基礎と応用」筏義人編著、アイピーシー"生分解性高分子の合成. 57 (1999)