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2019 年度 実績報告書

セルロース系多糖/ビニルポリマーの微視的複合化法の新規開拓と機能材料設計

研究課題

研究課題/領域番号 17K15295
研究機関京都大学

研究代表者

杉村 和紀  京都大学, 農学研究科, 助教 (30711783)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードセルロース / 多糖類 / ブレンド相溶性 / アミド基 / 分子間相互作用 / ブロック共重合体 / 相容化剤
研究実績の概要

セルロース系多糖とビニルポリマーとの微視的複合化ペアの拡充・機能化を目的に,各種ブレンド系の相溶性と分子間相互作用の評価を行い,以下の成果を得た。
A. アミド基含有ビニルポリマーとのブレンド相溶性評価
優れた生理活性を有するキチンのエステル誘導体であるキチンプロピオネートChPを調製し,N-ビニルピロリドン-ビニルアセテート共重合体(ランダム共重合体,P(VP-co-VAc))とのブレンド相溶性をDSC熱分析により評価した。2位アミノ基の寄与によって相溶性が良好となることが見出され,生体親和性の高いフィルム材料への応用が可能となった。
B. セルロースエステル/ジブロック共重合体ブレンドにおけるミクロ相分離
セルロースエステル類と相溶なPVP鎖と,非相溶なPVAc鎖から成るジブロック共重合体(PVP-b-PVAc)を,可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT)重合により合成した。セルロースアセテート(CA)とのブレンドにより,CA-PVPの相溶ドメインとPVAc単独ドメインから成る数十nmスケールのミクロ相分離構造が形成され,共重合組成とブレンド組成に応じてドメインサイズと形態が変化することを明らかにした。
上記に関連して,1) CA/P(VP-co-VAc)ブレンドにおける良相溶化には,アセチル基の適度な6位偏在が有利であること,2) PVPは非相溶なCA/ビニルアルコールブレンドの相容化剤として適用できること,また3) カチオン性のキトサン(脱アセチル化キチン)とアニオン性のポリアクリル酸から成るIPNゲルが,pH応答性の膨潤挙動と粘弾性を示すこと,をそれぞれ見出した。さらに,セルロース誘導体やナノクリスタル(棒状微結晶)が形成する液晶場にバイオミネラル(CaCO3ならびにリン酸カルシウム)を沈着成長させ,液晶光学特性を維持したまま,耐熱性を向上させることにも成功した。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2019 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] CaCO3 mineralization in polymer composites with cellulose nanocrystals providing a chiral nematic mesomorphic structure2019

    • 著者名/発表者名
      Yukiko NAKAO, Kazuki SUGIMURA, Yoshiyuki NISHIO
    • 雑誌名

      International Journal of Biological Macromolecules

      巻: 141 ページ: 783~791

    • DOI

      10.1016/j.ijbiomac.2019.09.045

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Addition Effect of Poly(N-Vinyl Pyrrolidone) on the Miscibility of Cellulose Acetate/Poly(Vinyl Alcohol) Blends2019

    • 著者名/発表者名
      Masahiro MORI, Kazuki SUGIMURA, Yoshiyuki NISHIO
    • 雑誌名

      Journal of the Society of Materials Science, Japan

      巻: 68 ページ: 649~655

    • DOI

      10.2472/jsms.68.649

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Lignin-Based Terpolyester Film and Its Application to Separator Material for Electric Double-Layer Capacitor2019

    • 著者名/発表者名
      Keiichi KODA, Shogo TAIRA, Atsushi KUBOTA, Tomofumi ISOZAKI, Xiangyu YOU, Yasumitsu URAKI, Kazuki SUGIMURA, Yoshiyuki NISHIO
    • 雑誌名

      Journal of Wood Chemistry and Technology

      巻: 39 ページ: 198~213

    • DOI

      10.1080/02773813.2018.1562472

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation and chiroptical properties of cellulose chlorophenylcarbamate-silica hybrids having a chiral nematic mesomorphic structure2019

    • 著者名/発表者名
      Junichi SATO, Kazuki SUGIMURA, Yoshikuni TERAMOTO, Yoshiyuki NISHIO
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 173 ページ: 172~181

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2019.04.049

    • 査読あり
  • [学会発表] イオン液体中でのセルロースアセテートの合成とその置換基分布がビニルポリマーとの相溶性に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      梅野 聖斗, 杉村 和紀, 上高原 浩
    • 学会等名
      セルロース学会第26回年次大会
  • [学会発表] エチルセルロース液晶の掌性反転に及ぼすフェニルカルバモイル基の導入効果2019

    • 著者名/発表者名
      藤田 真平, 杉村 和紀, 西尾 嘉之
    • 学会等名
      セルロース学会第26回年次大会
  • [学会発表] セルロースナノクリスタルの液晶固定化フィルム中でのミネラリゼーション: ポリマーマトリックス組成がヒドロキシアパタイトの結晶化に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      熊谷 颯也, 杉村 和紀, 上高原 浩, 西尾 嘉之
    • 学会等名
      セルロース学会第26回年次大会
  • [学会発表] キトサンとポリアクリル酸のコンプレックス形成における脱アセチル化度の影響2019

    • 著者名/発表者名
      二文字 真一, 前田 良輔, 杉村 和紀, 上高原 浩, 西尾 嘉之
    • 学会等名
      セルロース学会第26回年次大会
  • [学会発表] 円二色性分光法と量子化学計算によるセルロース銅アンモニア錯体の構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤 潤一, 金城 知宏, 塩見 祥之, 杉村 和紀, 上高原 浩, 西尾 嘉之
    • 学会等名
      セルロース学会第26回年次大会
  • [学会発表] セルロースフェニルカルバメート類が形成するコレステリック構造の固定化と液晶フィルムにおけるCaCO3ミネラリゼーション2019

    • 著者名/発表者名
      西島 歳喜, 杉村 和紀, 西尾 嘉之
    • 学会等名
      セルロース学会第26回年次大会
  • [学会発表] キチンプロピオネートとN-ビニルピロリドン含有ビニル共重合体から成るブレンド系の相溶性評価2019

    • 著者名/発表者名
      辰巳 修平, 杉村 和紀, 上高原 浩, 西尾 嘉之
    • 学会等名
      セルロース学会第26回年次大会
  • [学会発表] キトサン/ポリアクリル酸から成る電解質IPNゲルのpH変化に伴う膨潤挙動2019

    • 著者名/発表者名
      岡本 華奈, 杉村 和紀
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
  • [学会発表] エチルセルロース液晶の掌性反転に及ぼすフェニルカルバモイル基の導入効果2019

    • 著者名/発表者名
      藤田 真平, 杉村 和紀, 西尾 嘉之
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
  • [学会発表] Morphological changes in microphase-separated structure of cellulose acetate/diblock copolymer blends2019

    • 著者名/発表者名
      Shota MORIMOTO, Tatsuya AWANO, Kazuki SUGIMURA, Yoshiyuki NISHIO
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
  • [備考] 複合材料化学分野

    • URL

      http://www.fukugou.kais.kyoto-u.ac.jp/

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公開日: 2021-01-27  

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