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化

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11217210
• 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 / 結晶核剤 / 時限分解

研究概要

本研究では、脂肪族ポリエステルの構造-物性-機能相関を明らかにし、「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。昨年度に引き続き、PLLAの合成、構造、物性に関する研究を行い多くの成果を得た。その他、次のような成果を得た。(1)グリコール酸(GA)と[R]-3-ヒドロキシ酪酸(3HB)単位からなる新規7員環状ジエステルモノマー[R]-4-methyl-1,5-dioxepane-2,6-dione([R]-MDP)を次式に従い合成した。この環状ジエステルモノマーは単独では開環重合性を示さないが、他のラクトーン類と共重合することを見出した。[R]-3-butyrolactone([R]-βBL)と[R]-MDPとの共重合では、GA単位を有するpoly(3-[R]-hydroxybutyrate-co-glycolate)(3HB/GA)が生成される。(2)ポリエチレングリコール(PEG, Mn=4,000)を開始剤とするL-およびD-ラクチドの重合によりABA型ブロックコポリマー(PLLA.-PEG-PLLA、PDLA-PEG-PDLA)を合成した。得られた各ブロックポリマーを水中に分散させて微粒子分散液を調製し、低温で両者を1:1に混合することによりPLLA-PEG-PLLA/PDLA-PEG-PDLA微粒子の混合液を得た。この微粒子混合液を徐々に加温すると35℃付近でゲル化を生ずることが見出された。混合溶液のWAXD変化より、ゲル化点付近で、PLLAとPDLAのステレオコンプレックス結晶が生成し、昇温とともにその量が増大していくことが確認された。(3)PBSにテレフタール酸を共重合したPBSTのLipase PS【○!R】による酵素分解性について詳細に調べた。succinate, terephthalate, oxybutylenoxy単位をそれぞれS, T, Bと略記すると、加水分解生成物としてSBS, BTB, BのほかBTB, SBSB, SBTBが確認された。また、比較的大きなフラグメント(SBSBTB or SBTBSB)の生成も認められた。このことより、PBSTの加水分解はendo型で進行していくと考えられる。また、テレフタル酸単位(T)を末端に持つ化合物がほとんど検出されないため、Lipase PS【○!R】は主に脂肪族エステル結合を切断していると思われる。

研究成果

• [文献書誌] A.El Salmawy.et al.: "Structure and Properties of Bicomponent Core-Sheath Fibers Poly(ethylene terephthalate) and Biodegradable Aliphatic Polyesters"Text. Res. J.. 71. 145-152 (2001)
• [文献書誌] H.Yamane, et al.: "Mechanicalproperties and higher orderstructure of bacterialhomo poly(3-hydroxybutyrate)melt spun fibers"Polymer. 42. 3241-3248 (2001)
• [文献書誌] T.Fukushima, et al.: "Development of a Direct Polycondensation Process for Poly(L-lacticacid)"Intern. Polym. Processing XV(2000). 4. 380-385 (2001)
• [文献書誌] T.Serozawa, et al.: "Stepwise Assembly of Enantiomeric Poly(lactide)son Surfaces"Macromolecules. 34(6). 1996-2001 (2001)
• [文献書誌] S.-I Moon, et al.: "Melt/solid polycondensation of L-lactic acid : an alternativeroute to poly(Llacticacid)with high molecular weight"Polymer. 42. 5059-5062 (2001)
• [文献書誌] S.Hiki, et al.: "Synthesis and characterization of a novel rac-PHB derivativecontaining α-malate units"Sen'I Gakkaishi. 57(6). 191-197 (2001)
• [文献書誌] H.Yamane, et al.: "Enzymatic degradatin of becterialhomopoly(3-hydroxybutyrate)melt spun in fibers"Polymer. 42. 7873-7878 (2001)
• [文献書誌] D.Lee, et al.: "Phase Fluctuation Chromatography of Diblock Copolymer of Poly(ethyleneglycol) and poly(L-lactide)for Fractionation by the Block Length Ratio"Macromolecules. 34(14). 4949-4957 (2001)
• [文献書誌] T.Fujiwara, et al.: "Self-Organization of Diblock and Triblock Copolymers of Poly(L-lactide)and Poly(oxyethylene)into Nanostructured Bandsand Their Network System, Proposition of a Doubly Twisted Chain Conformation of Poly(L-lactide)"Macromolecules. 34. 4043-4050 (2001)
• [文献書誌] S.-I Moon, et al.: "Synthesis and properties of high-molecular-weightpoly(L-lacticacid)by melt/solid polycondensation under different reaction conditions"High Perfomance Polymers. 13(1). S189-S196 (2001)
• [文献書誌] T.Fujiwara, et al.: "Novel Thermo-Responsive Formation of a Hydrogel by Stereo-Complexation between PLLA-PEG-PLLA and PDLA-PEG-PDLA Block Copolymers"Macromol. Biosci.. 1(5). 204-208 (2001)
• [文献書誌] H.Urayama, et al.: "Microstructure and Thermomechanical Properteis of Glassy Polylactides with Different Optical Purity of the Lactate Units"Macromol. Mater. Eng.. 286(11). 705-713 (2001)
• [文献書誌] T.Yamaoka, et al.: "Novel adhesion prevention membrane based on a bioresorbablecopoly(ester-ester) comprised of poly-L-lactideand Pluronic^R ; In vitro and in vivo evaluations"J. Biomed. Mat. Res.. 45. 470-479 (2001)
• [文献書誌] 木村 良晴: "最新の化学合成生生分解性プラスチックの開発"ECO INDUSTRY. 6(11). 11-17 (2001)
• [文献書誌] 木村 良晴: "グリーンポリマーの化学合成"高分子. 50(6). 370-373 (2001)