Development of high-speed production technology for circulating all-biomass polymers to change environmental impact positively.

开发循环全生物质聚合物高速生产技术，积极改变环境影响。

• 批准号: 22H02404
• 负责人: 高橋 憲司
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02404/
• 关键词: イオン液体; バイオマス; 連続変換プロセス; 二軸混練; バイオプラスチック; セルロース

本研究課題は、次の２つの課題に大別される「A：樹脂・反応リデザイン B:プロセスリデザイン」。昨年度はAテーマとして①：飽和アルデヒドを用いた酸素利用によるバイオマスの酸化的エステル化法の開発、Bテーマとして②：置換度制御によるバイオマス樹脂の多様化 を中心に検討を進めた。①に関して、従来のイオン液体を用いたリグノセルロース系バイオマスの酸化的エステル化修飾には酸化度の高い不飽和アルデヒドを用いる必要があり、用いることができる天然アルデヒドの範囲に大きな制約があった。昨年度はセルロースをモデルバイオマスとして用いて、飽和アルデヒドを用いた際の酸化的エステル化修飾を検討したところ、酸素を酸化剤として用いた際に目的のバイオマスエステルが得られることを見出した。②に関して、イオン液体と二軸混練機を用いたフロープロセスの特長の一つとして、温和な条件下、均一系で連続的に反応が進行することで、置換度が制御されたバイオマスプラスチックを一工程で大量に合成できることが挙げられる。昨年度はセルロースをモデルバイオマスとして用いることで、新規フロープロセスにおける置換度が制御されたプラスチックの製造条件の確立およびその物性評価を行った。特に二軸混錬を利用したフロープロセスについては、フロープロセス中の動態解析や得られたバイオマス樹脂の組成および物性解析を行う、それらを明らかにした。フロー条件を最適化することで一台の二軸混錬機で83~89%程度のReaction Efficiency の効率下、1日13.5 kgのバイオマス樹脂の生産が可能となった(Reaction Chemistry & Engineering, 2023, DOI: 10.1039/D2RE00537A)。

This research topic is divided into two parts: "A: resin·anti-corrosion agent B: anti-corrosion agent". A: The development of acidification method for saturated resin, B: The development of diversification method for resin. 1. For the purpose of the present invention, the liquid is used in the process of acidification, and the acidity is modified in the process of acidification. In the past year, the United States has made great efforts to improve the quality of its products. (2) The characteristics of liquid and two-axis mixer are discussed in detail. Under mild conditions, the reaction of homogeneous system is carried out. The degree of substitution is controlled. In the past year, the production conditions of the company have been established and the physical properties have been evaluated. The composition and physical properties of the resin were analyzed by dynamic analysis of biaxial mixing. The optimum conditions for the production of resin were obtained by using a two-axis mixer with a Reaction Efficiency of 83 - 89%.(Reaction Chemistry & Engineering, 2023, DOI: 10.1039/D2RE00537A)

项目成果

Direct synthesis of a robust cellulosic composite from cellulose acetate and a nanofibrillated bacterial cellulose sol

由醋酸纤维素和纳米原纤化细菌纤维素溶胶直接合成坚固的纤维素复合材料

• DOI: 10.1038/s41428-022-00619-x
• 发表时间: 2022
• 期刊: Polymer Journal
• 影响因子: 2.8
• 作者: Naoki Wada;Tetsuo Fujie;Ren Sasaki;Tokuo Matsushima;Kenji Takahashi
• 通讯作者: Kenji Takahashi

Kinetic evaluation of mixed cellulose esters in 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate/DMSO

混合纤维素酯在 1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙酸盐/DMSO 中的动力学评价

• 发表时间: 2022
• 作者: Elisabeth Rada Desideria Ito;Stephanie C. Hernandez;Romain Milotskyi;Shohei Takagi;Naoki Wada;Kenji Takahashi
• 通讯作者: Kenji Takahashi

Continuous production of cellulose mixed esters via homogeneous reactive twin-screw extrusion catalyzed by ionic liquid

• DOI: 10.1007/s10570-023-05062-6
• 发表时间: 2023-02-02
• 期刊: CELLULOSE
• 影响因子: 5.7
• 作者: Hernandez, Stephanie C.;Milotskyi, Romain;Takahashi, Kenji
• 通讯作者: Takahashi, Kenji

Continuous process of cellulose dissolution and transesterification reaction catalysed by ionic liquid in twin screw extruder

双螺杆挤出机中离子液体催化纤维素溶解及酯交换反应连续过程

• DOI: 10.1039/d2re00537a
• 发表时间: 2023
• 期刊: Reaction Chemistry & Engineering
• 作者: Milotskyi Romain;Sharma Gyanendra;Fujie Tetsuo;Hirose Daisuke;Wada Naoki;Takahashi Kenji
• 通讯作者: Takahashi Kenji

Ionic Liquids as Organocatalysts and Solvents for Lignocellulose Reactions

离子液体作为木质纤维素反应的有机催化剂和溶剂

• DOI: 10.1002/tcr.202200264
• 发表时间: 2023
• 期刊: The Chemical Record
• 作者: Suzuki Shiori;Takahashi Kenji
• 通讯作者: Takahashi Kenji