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。

基本信息

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

项目摘要

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)。

该研究主题大致分为两个主要问题：A：树脂/反应重新设计B：过程重新设计。去年，我们专注于A主题1：使用氧气使用饱和醛的氧气氧化酯化方法的开发，而B主题2：通过控制替代度的控制，生物质树脂的多样化。关于①，必须使用常规离子液体对木质纤维素生物量的氧化酯化修饰进行氧化酯化修饰，并且对可以使用的天然醛的范围有一个很大的限制。去年，当我们使用纤维素作为模型生物量的饱和醛时研究氧化酯化的修饰时，我们发现当使用氧气用作氧化剂时，可以获得所需的生物量酯。关于2，使用离子液体和双轴揉捏的流动过程的一个特征是，可以通过在轻度条件下连续反应，通过在同质系统中连续进展，将大量的生物量塑料与受控程度的替代合成大量的生物量塑料。去年，通过将纤维素用作模型生物量，我们在新的流动过程中建立了具有控制替代水平的塑料制造条件，并评估了它们的物理特性。特别地，通过在流动过程中进行动态分析以及所获得的生物量树脂的组成和物理特性来阐明使用双轴混合的流动过程。通过优化流动条件，可以使用单个双轴混合器每天产生13.5 kg的生物质树脂，反应效率约为83-89％（反应化学与工程，2023年，DOI：10.1039/d22re00537a）。

项目成果

期刊论文数量（14）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

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

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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Elisabeth Rada Desideria Ito;Stephanie C. Hernandez;Romain Milotskyi;Shohei Takagi;Naoki Wada;Kenji Takahashi
通讯作者：
Kenji Takahashi

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
影响因子：
0
作者：
Suzuki Shiori;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
影响因子：
0
作者：
Milotskyi Romain;Sharma Gyanendra;Fujie Tetsuo;Hirose Daisuke;Wada Naoki;Takahashi Kenji
通讯作者：
Takahashi Kenji