再生可能資源からスマートに高吸水性ポリマーを創る選択的架橋反応の構築

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多糖類をはじめとした天然ポリマーとその誘導体、カルボン酸類、純水などの再生可能資源を用いた安全かつシンプルな反応条件で高吸水性ポリマーが得られる環境調和型プロセスを開発した。本年度は、開発した再生可能資源のみから高吸水性ポリマーが容易に得られる環境調和型プロセスを発展させ、合成ポリマーの機能化も行った。本研究によって見出した吸水性能を向上させる合成プロセスの追加処理は、架橋剤で用いるカルボン酸類よりも大きなシクロデキストリンなどの機能分子を導入した系でも効果が得られることが確認された。本合成プロセスで得られたシクロデキストリン含有ポリマーは高吸水性を示し、機能分子の包接能についても良好であることが確認された。合成原料にセルロース誘導体であるカルボキシメチルセルロースナトリウムと天然資源由来のカルボン酸類を架橋剤として用いた系では、合成ポリマーの架橋密度と吸水後のポリマーの強度のバランスを取ることが課題であったが、天然資源物質による分子間相互作用を利用してイオン結合を導入し、ポリマーの高吸水性能を確保したまま強度を大きく向上させることに成功した。特定のpH条件下において強固な分子間相互作用で規則配列するヒアルロン酸ナトリウムとカルボン酸類を用いた系では、導入するカルボン酸類でpH調整を行い、架橋構造を構築させた。反応系に規則配列ポリマーと別の多糖類を共存させた系では、規則配列ポリマーの疎水性と親水性の相互作用や水素結合によって別の多糖類の構造配列が変化し、吸水性が向上する条件を検討した。環境調和型の本合成プロセスにおいては、固体状態である膜状態でも架橋反応が進行することを確認しており、分子間相互作用を形成させて規則性を付与した種々の多糖類の配列構造を維持したまま架橋剤分子を構造内に組み入れることが期待される。