Development of Continuous Process for Chemical Modification and Wet Spinning of Polysaccharides Using Ionic Liquid and Evaluation of Physical Properties and Biodegradability

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低炭素社会の実現と環境保全の観点から、再生可能資源（バイオマス）を原料とし、自然環境中で水と二酸化炭素にまで完全に分解される「生分解性バイオマスプラスチック」の開発と普及が望まれる。植物や微生物が作る多糖類は、化学修飾によって多様な物性を発現する有用な素材であるが、生分解性を両立するためには、「置換度の低い多糖誘導体」でなくてはならない。しかし、溶解性や熱溶融性に乏しい低置換度の多糖誘導体は、既存の技術では成形加工できないため、従来、部材化されてこなかった。本研究の目的は、難溶性の多糖類を溶解し、また、エステル化などの化学修飾反応の触媒としても機能する「イオン液体」を活用し、低置換度の多糖誘導体の合成と成形加工を一挙に実現する「化学修飾・繊維化一貫プロセス」の構築、および多糖誘導体の構造と材料物性の相関解明である。2022年度は、β-1,3-グルカン（カードラン）を対象に、イオン液体を溶媒かつ触媒として使用して「アセチル化」を行い、置換度0.1～1.5のカードランアセテートの合成に成功した。さらに、アセチル化反応後の溶液を直接、水を凝固浴とした湿式紡糸に供する「化学修飾・繊維化一貫プロセス」に供したところ、置換度0.1～1.0のカードランアセテート繊維の調製に成功した。また、各種繊維の置換度と結晶構造や材料特性との相関を解明した。以上の成果は、Green Chemistry誌に原著論文として掲載されている。