【研究領域課題番号】19K20486 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バイオマス由来プラスチック / 放射光X線 / 時分割測定 / 溶融紡糸 / 球晶 / 高分子材料 / 構造と物性 / 結晶形成メカニズム / 多糖誘導体 / 高次構造形成 / 放射光 / リアルタイム測定 / 同時測定 / 結晶 / 多糖類 / 多糖類エステル / カードラン / 高次構造 / 結晶化挙動 / 広角X線回折 / 小角X線散乱 / β1,3グルカン / 繊維

【研究成果の概要】

最近、持続可能な資源であるバイオマスを原料とするカードランプロピオネートというプラスチックが開発された。これは、微生物が生産する物質を化学反応させて得られる、持続可能なプラスチックである。これらを繊維やフィルムといった形状で活用しようとすると「結晶化」という現象を解明する必要がある。本研究は、放射光施設から生成される強力な放射光X線を用いることで、繊維やフィルムなどの作製に必要不可欠な「結晶化」のメカニズム解明を試みた。この結果、カードランプロピオネートの結晶ができる条件や、結晶ができる始める状態、成長する過程を観察することができた。

【研究の社会的意義】

本研究では、再生可能資源から生産されるバイオマス由来プラスチックの一種である、カードランプロピオネートの実用化に必須な情報である「結晶化」について、大型放射光X線を用いた分析を行うことで、結晶化を起こす条件や成長過程の観察を行った。この「結晶化」の過程は、このバイオマス由来プラスチックを実用化するためになくてはならない情報である。本研究は、石油資源の取れないわが国が、石油に依存した社会から脱却し、持続可能な社会を形成するための一翼を担うと自負している。

【研究種目】若手研究

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】高分子構造物性(含繊維)

【研究領域課題番号】12650879 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ABA 3元ブロック共重合体 / AB 2元ブロック共重合体 / ミクロ相分離構造 / 結晶化 / 構造形成 / 最終高次構造 / X線小角散乱 / シンクロトロン放射 / ABA3元ブロック共重合体 / AB2元ブロック共重合体 / 高次構造形成 / 高次構造 / 分子量 / 組成 / 結晶化方法 / 構造制御

【研究成果の概要】

当該研究期間における研究成果の概要は、(1)AB 2元ブロック共重合体の分子特性・結晶化条件が結晶化挙動と最終高次構造に与える影響の検討、(2)ABA 3元ブロック共重合体の合成・精製・分子キャラクタリゼーション、および、(3)ABA 3元ブロック共重合体の結晶化挙動と最終高次構造の評価に大別できる。
(1)様々な分子量と組成を有するε-カプロラクトン-ブタジエン2元ブロック共重合体(PCL-b-PB)を合成し、PCL鎖の結晶化により形成する最終高次構造と分子量・組成・結晶化条件との相関を調べた。これらの因子の調節によりまったく異なる高次構造が得られ、結晶化により形成する高次構造制御の可能性を示した。
(2)PCL-b-PB-b-PCL 3元ブロック共重合体は、PCL-b-PB 2元ブロック共重合体とはまったく異なる方法で合成しなければならない。両末端官能性開始剤としてテトラメチレンジリチウムを用いて、リビングアニオン重合法により目的のブロック共重合体を合成した。
(3)合成したPCL-b-PB-b-PCLの結晶化挙動と最終高次構造を詳細に調べた結果、前もって存在するミクロ相分離構造のみならずミクロ相分離構造中の分子のコンフォメーション(タイ分子やループ分子)も結晶化挙動に影響を与えることが分かった。すなわち、3元ブロック共重合体の結晶化挙動は2元ブロック共重合体に比べて複雑である。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2000 - 2001

【配分額】3,600千円 (直接経費: 3,600千円)