Fabrication of biodegradable composite packaging from lignocellulose through ionic liqu id media

セルロースおよびセルロース／リグニン混合系の処理溶媒として環境に配慮したイオン液体を設計・合成し、これ用いて生体高分子由来の包装材料を開発することを目的とする。その前段階として、コットンセルロースとイオン液体（塩化1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム）からのイオンゲル形成を介して、柔軟かつ透明な複合フィルムの創製手法を開発した。まず、対応する溶液を水に漬浸するだけの簡便な手法でイオンゲルが効率よく得られる手法を確立した。つぎに、このゲルから水を加熱留去することによってイオン液体複合化フィルムを創製した。X線回折測定により結晶構造を解析したところ、フィルム中のセルロースが結晶／非晶混合であることが分かった。これにより、柔軟かつ強度を有するフィルムが得られた。さらに示差走査熱量分析により150℃付近で相転移を示すことが分かり、その温度以上で熱加工性を示すことも確認された。すなわちセルロースに対して熱可塑性の付与が確認された。また、相溶化剤として塩化1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムを使用することにより、セルロース／リグニン混合系から透明フィルムを作成することに成功した。 リグニンの添加によりセルロースフィルムの強度の向上が確認された。すなわち、リグニン含有量の増加は引っ張り伸び率および応力の両方を増加させた。さらに、リグニン含有複合フィルムを水中に入れてもリグニンとセルロースとの相分離は生じなかった。 また、長期間にわたる水への曝露は、リグニン含有セルロースフィルムの外観および形状に影響を及ぼさなかった。 これらのことから、リグニンがフィルムを効果的に耐水性にしたことが確認された。一方、アミノ酸から環境低負荷なセルロースを溶解するイオン液体の開発を試みた。その結果、プロリン／塩化コリンの複合イオン液体をDMSOに混合した溶媒系がセルロースを速やかに溶解することを見出した。

セルロースおよびセルロース／リグニン混合系の処理溶媒として環境に配慮したイオン液体を設計・合成し、これ用いて生体高分子由来の包装材料を開発することを目的とする。その前段階として、コットンセルロースとイオン液体（塩化1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム）からのイオンゲル形成を介して、柔軟かつ透明な複合フィルムの創製手法を開発した。まず、対応する溶液を水に漬浸するだけの簡便な手法でイオンゲルが効率よく得られる手法を確立した。つぎに、このゲルから水を加熱留去することによってイオン液体複合化フィルムを創製した。X線回折測定により結晶構造を解析したところ、フィルム中のセルロースが結晶／非晶混合であることが分かった。これにより、柔軟かつ強度を有するフィルムが得られた。さらに示差走査熱量分析により150℃付近で相転移を示すことが分かり、その温度以上で熱加工性を示すことも確認された。すなわちセルロースに対して熱可塑性の付与が確認された。また、相溶化剤として塩化1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムを使用することにより、セルロース／リグニン混合系から透明フィルムを作成することに成功した。 リグニンの添加によりセルロースフィルムの強度の向上が確認された。すなわち、リグニン含有量の増加は引っ張り伸び率および応力の両方を増加させた。さらに、リグニン含有複合フィルムを水中に入れてもリグニンとセルロースとの相分離は生じなかった。 また、長期間にわたる水への曝露は、リグニン含有セルロースフィルムの外観および形状に影響を及ぼさなかった。 これらのことから、リグニンがフィルムを効果的に耐水性にしたことが確認された。一方、アミノ酸から環境低負荷なセルロースを溶解するイオン液体の開発を試みた。その結果、プロリン／塩化コリンの複合イオン液体をDMSOに混合した溶媒系がセルロースを速やかに溶解することを見出した。