| 研究概要 |
木質系セルロースのナノ粒子化による高機能化および新規複合材料の創製を目的とし研究を進めた。木質セルロースは、グルコピラノース環がβ1,4グリコシド結合により連鎖したものである。従来のセルロースの機能化は、β1,4グリコシド結合の切断が困難であったため、グルコピラノース環上のOH基の化学修飾に限られていた。そこで、木質系セルロースのモデル化合物としてバクテリアセルロース(BC)を取り上げ、そのナノ粒子化に伴うβ-1,4グリコシド結合の切断に基づくBCブロック共重合体の合成を試み成功した。その成果が、ACSのBiomacromoleculesに1本掲載された。特許2件公開中である。この技術はBCに限られるものではなく汎用性の高い技術であることを実証するために微結晶セルロース(MCC)のブロック共重合体の合成を試みた。自作の装置を用い真空中77KでのMCCの機械的破壊を行い、粉砕試料の電子スピン共鳴(ESR)観測、自作のシュミレーションプログラムを用いたESRスペクトルの解析から、MCCセルロース主鎖のβ1,4グリコシド結合が切断し、主鎖末端型アルキルラジカル(MCCメカノラジカル)とアルコキシラジカルが対で生成することを明らかにした。更に、MCCメカノラジカルを開始剤としたメチルメタクリレート(MMA)のラジカル重合により、MCC主鎖末端から成長したポリメチルメタクリレート(PMMA)ブロック共重合鎖(MCC-block-PMMA)の合成に成功した。ESRによるPMMA成長末端ラジカルの観測、FT-IRによるPMMAのカルボニル基の検知から共重合鎖の合成を明らかにした。更に、MCC-block-PMMAのMCCのOH基をアセチル化しMCC-block-PMMAを合成し、MCCTA-block-PMMAの^1H-NMR観測からグルコピラノース環の1,2,3,4,5,6,6'のプロトンおよびPMMAのメチレン基、メチル基、エステル基のプロトンを同時に検知したことからもMCC-block-PMMAの合成を明らかにした。また、MCC-block-PMMAAに覆われたMCCナノ粒子(動的光散乱による平均粒径:52nm)はクロロホルムに均一に分散し、ナノ粒子MCCの均一分散透明液を得ることができた(MCCナノ粒子の"溶解"ともいえる)。この液を乾燥することにより透明な膜を得ることに成功した。これは従来全くなかったものであり、新規の化学修飾であるとともに新規機能性材料の創製になる。この研究に関し論文がPolymer Degradation and Stabilityに掲載された。また、特許を2件出願した
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