水中界面反応による多目的天然高分子複合繊維の創成と実用化

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13555178
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 山本 浩之 信州大学, 繊維学部, 教授 (60021151)
• 研究分担者: 大川 浩作 信州大学, 繊維学部, 助手 (60291390)
• キーワード: 水中界面反応 / バイオミメティック / 水溶性天然高分子化合物 / 複合材料系 / 多目的繊維 / 繊維物性 / 生分解性 / 環境科学

研究概要

ポリイオン複合体(PIC)は、繊維、ミクロカプセル、フィルムなどの高度に分子設計され、複合効果を発揮するための新素材として有用である。我々は、有用バイオマスとして広く研究されているカチオン性多糖であるキトサン、およびアニオン性多糖であるジェランガムが新規な複合繊維を形成すること、さらに、この繊維の紡糸法、機械的強度、耐水性、染色性、生分解性などの諸性質が実用的な新繊維材料として極めて有望であることを見いだした。この研究成果をさらに展開し、(i)天然高分子の種々の組み合わせの中で、どれが強靭な繊維を与えるのか、(ii)その強靭さの起因するところは何か、という問題を解き明かしつつ、より高性能な複合繊維を実用化することを目指して以下の研究を行った。
1.生体高分子の架橋構造形成に学ぶPIC繊維の高強度化
酵素架橋、特に、キノン架橋、ジチロシン架橋、イソペプチド架橋など、生体高分子に見られる架橋構造形成をヒントに、酵素架橋部位を含む官能基を用いて化学修飾した天然高分子化合物を合成し、PIC繊維の高強度化を試みた。その結果、酵素架橋により、繊維の力学的強度が上昇し、複合材料系の繊維素材としての有用性を明らかにした。
2.工業生産のための紡糸装置の設計・開発
複合繊維が、連続的に、且つ、大量に得られる紡糸装置をデザインし、試験的な繊維作成を行った結果、低コストと高い安全性、簡便さを兼ね備えた紡糸装置の開発に成功した。研究成果に関する工業所有権を取得した。
3.複合繊維表面および内部構造のキャラクタリゼーション
PIC繊維の微細構造を、蛍光顕微鏡、電子顕微鏡、NMRなどを用いて詳細に解析し、機械延伸前後の繊維内部周期構造の変化を明らかにした。この結果から、繊維の強度・伸縮性を自在に発現するための高分子のデザインに関する基礎知見が得られた。

研究成果

• [文献書誌] 大川浩作: "水溶液界面における高分子複合体形成による多目的新素材の創成"接着. 46(2). 70-75 (2002)
• [文献書誌] K.Ohkawa: "Preparing of chitosan-poly (acrylic acid) composite fibers by self-assembly at an aqueous solution interface"Tex. Res. J.. 72(2). 120-124 (2002)
• [文献書誌] Y.Takahashi: "Water-soluble polypeptides at aqueous interface produce extensible silk-like fiber"Macromol. Rapid Commun.. 23(9). 540-543 (2002)
• [文献書誌] M.Yamada: "UV-irradiated DNA matrixes selectively bind endcrine disruptors with a planar structure"Environ. Sci. Technol.. 36(5). 949-954 (2002)
• [文献書誌] M.Yamada: "Preparation and characterization of DNA films induced by UV irradiation"Chem. Eur. J.. 8(6). 1407-1412 (2002)
• [文献書誌] M.Yamada: "UV-Irradiated DNA matrix selectively accumulates heavy metal ions"Bull. Chem. Soc. Jpn.. 75(7). 1627-1632 (2002)
• [文献書誌] K.Ohkawa: "Self-assembling fibers formed at aqueous solution interfaces"Proceeding of International Conference for Inauguration of SOTSEA. 327-330 (2002)
• [文献書誌] M.Hachisu: "Silk-like poly (amino acid) fibers formed by self-assembly at aqueous solution interfaces"Proceedings of 2^<nd> International Conference on Advanced Fiber/Textile Materials. 70 (2002)
• [文献書誌] Y.Kuboe: "Quinone cross-linked polysaccharide hybrid fiber"Proceedings of 2^<nd> International Conference on Advanced Fiber/Textile Materials. 77 (2002)
• [文献書誌] H.Yamamoto: "Encyclopedia of Surface and Colloid Science"A.Hubbard.Ed., Marcel Dekker, Inc., NY(USA). 14 (2002)
• [文献書誌] K.Ohkawa: "Biopolymers, Vol.7"A.Steinbuchel & S.R.Fahnestock, Eds., Wiley-VCH, Weinheim, Germany. 32 (2002)