超臨界二酸化炭素中での酵素の特異反応を用いた機能性高分子材料の開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13750706
• 研究機関: 福岡大学
• 研究代表者: 松山 清 福岡大学, 工学部, 助手 (40299540)
• キーワード: 超臨界二酸化炭素 / 酵素 / 界面活性剤 / 高分子材料 / 微粒子 / 重合反応

研究概要

超臨界二酸化炭素中で界面活性剤として機能することが知られている高価なフッ素・シロキサン系界面活性剤を用いることなく、アクリル酸系モノマーの超臨界二酸化炭素中での分子集合特性を利用することで、安価で工業的にも利用可能な高分子微粒子の製造に成功することができた。さらに、得られた高分子微粒子の利用方法として粉体塗装への適用性について検討したところ、数10μmオーダーの均一な高分子薄膜を形成可能であることがわかった。また、アクリル酸系モノマーの超臨界二酸化炭素中での分子構造についても、分光学的手法(UV, FT-IR)を用いて解明を試みたところ、アクリル酸などに含まれるカルボキシル基と二酸化炭素の相互作用により、超臨界二酸化炭素中で擬分子集合体が形成されていることがわかった。このような現象を利用することにより、界面活性剤を用いることなく、高分子微粒子が重合可能であることがわかった。また、これらの重合過程において、重合開始剤濃度、操作圧力、温度、仕込モノマー濃度を制御することで、生成される高分子微粒子の分子量が制御可能であることがわかった。
さらに、超臨界二酸化炭素中における高分子重合および分子集合体の生成過程で、圧力、温度、組成などの巨視的な操作因子を制御することで、超臨界流体から析出する高分子とナノオーダーの無機粒子の有機-無機ナノコンポジットの試作できることがわかった。生成した有機-無機複合材料は、トナーや画像デバイスへの応用が可能であることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] K.Matsuyama, K.Mishima, K.Hayashi, H.Matsuyama: "Microencapsulation of TiO_2 Nanoparticles with Polymer by Rapid Expansion of Supercritical"J.Nanoparticle Research. (印刷中).
• [文献書誌] K.Matsuyama, K.Mishima, K.Hayashi, R.Ohdate: "Preparation of Composite Polymer-SiO_2 Particles by Rapid Expansion of Supercritical Solution with a Nonsolvent"J.Chem.Eng.Japan. (印刷中).
• [文献書誌] K.Mishima, K.Matsuyama, M.Baba, M.Chidori: "Enzymatic Dipeptide Synthesis by Surfactant-Coated α-Chymotrypsin Complexes in Supercritical Carbon Dioxide"Biotech.Prog. (印刷中).
• [文献書誌] K.Matsuyama, K.Mishima, K.Takahashi, R.Ohdate, H.Tomokage: "Environmentally Benign Formation of Poly(methacrylate ester) Microspheres by Precipitation Copolymerization in Supercritical Carbon Dioxide"J.Chem.Eng.Japan. (印刷中).
• [文献書誌] K.Takahashi, N.Yamasaki, K.Mishima, K.Matsuyama, H.Tomokage: "Coating of Pulp Fiber with Xonotlite under Hydrothermal Conditions"J.Mater.Sci.Letters. 21. 1521-1523 (2002)
• [文献書誌] K.Mishima, K.Matsuyama, H.Ishikawa, K.Hayashi, S.Maeda: "Measurement and Correlation of Solubilities of Azo Dyes and Anthraquinone in Supercritical Carbon Dioxide"Fluid Phase Equilibria. 194. 895-904 (2002)