低炭素社会を目指した再生セルロースの開発―置換度や後処理加工による親水性の制御―

面向低碳社会的再生纤维素的开发 - 通过取代度和后处理控制亲水性 -

• 批准号: 22KJ3044
• 负责人: 奥川 あかり
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Osaka Electro-Communication University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ3044/
• 关键词: セルロース; 再生セルロース; 親水性; 小角Ｘ線散乱; 動的粘弾性; ガスバリア性; 分子間架橋

本研究の目的は、脱炭素社会の構築に向けて、生分解性のエコマテリアルである再生セルロースがプラスチックの代替えを果たすために、再生セルロースの高すぎる親水性を制御することによって、水による影響を受けすぎない新たな再生セルロースを開発することである。これまでに乾燥状態では高温にあった再生セルロースのガラス転移点が、水によって室温にまで低下することを見出した。これは、水によって膨潤することで十分な間隔ができると、セルロース分子の主鎖全体が分子運動してガラス状態からゴム状態に変化するためである。一方、セルロースは両親媒性ポリマーであるため水だけでなく有機溶媒でも同様の現象が観察され、溶媒の分子サイズが関係していることも明らかになった。そこで本研究では、再生セルロース分子の3つの水酸基の置換度と分子鎖間の架橋及び、表面への吸着による分子運動状態と膨潤挙動及び、吸着挙動を明らかにし、分子レベルでの親水性制御の可能性を検討中である。本年度においては、再生セルロースの水酸基を架橋し、非晶領域の充填による疎水性への影響を検討した。これは固体構造が異なるセルロース繊維を用いて、濃度を変えて樹脂架橋した試料の水分率を変化させて、室温での動的粘弾性や小角・広角Ｘ線散乱を測定することによって親水性制御の可能性を検討した。この成果は現在家政学会誌に投稿中である。また、再生セルロースのガスバリア性は水によって著しく低下することから酸素透過性への水による影響も検討した。この成果はCarbohydrate polymers誌にて受理された。その他セルロース食品の応用に関する論文もCarbohydrate polymers誌にて受理された。また研究発表は、家政学会やセルロース学会、高分子学会など国内学会のみで実施し、国際学会は社会情勢により断念した。

The purpose of this study, the direction of building a decarbonized society, and the purpose of biodegradabilityリアルである regeneration セルロースがプラスチックの in place of えを果たすために, regenerated セルロースの高すぎる hydrophilic をcontrol することによって, water によるAffected by the new たな regeneration セルロースを开発することである.これまでに Dry state では High temperature にあった Regeneration セルロースのガラス転 Move the point が, the water によって room temperature に ま で low す る こ と を 见出 し た.これは、水によってswellingすることで十なintervalができると、セルロースmolecules The main lock is the molecular movement of the entire body, the state of the molecules, and the state of the molecules. One party, セルロースは両Pro-matchy ポリマーであるため水だけでなくorganic solvent でも同様のphenomenonが観Observationされ、solventのmoleculesサイズがrelationsしていることも明らかになった.そこでThis research is based on the の3つのwater-acid group substitution degree of the regenerated molecule, the bridging and bridging between the molecular locks, and the sorption of the surface へのによるThe state of molecular motion includes swelling and movement, adsorption and movement, and the possibility of controlling hydrophilicity of molecules. This year's においては, regeneration セルロースのwater-based acid bridging し, amorphous field のfilling による疎water-based へのeffect を検 Discussion した.これは Solid structure がisoなるセルロース繊dimensional を Use いて, concentration を変えてResin bridging したSample moisture content を変化させThe possibility of controlling the hydrophilicity of the viscosity and elasticity at room temperature by measuring the X-ray scattering of small angles and flat angles at room temperature has been determined. The results are currently being submitted for publication in the Journal of the Society of Home Economics.また、Rebirth セルロースのガスバリア性は水によって出しくLow acid permeability and low acid permeability are affected by water.このachievementsはCarbohydrate polymers志にてacceptanceされた.その他セルロース食の応用に关するpaperもCarbohydrate polymers志にてacceptanceされた.また Research Papers は, Home Economics Society やセルロース Society, Polymer Society など Domestic Society のみで実士し, International Society は Social Situation により 见した.

项目成果

Dynamic viscoelastic behavior of natural cellulose fibers caused by water and the related swelling phenomenon

水引起的天然纤维素纤维的动态粘弹性行为及相关溶胀现象

• DOI: 10.1007/s10570-023-05173-0
• 发表时间: 2023
• 期刊: Cellulose
• 影响因子: 5.7
• 作者: Okugawa Akari;Yuguchi Yoshiaki;Yamane Chihiro
• 通讯作者: Yamane Chihiro

分子間架橋によって推定される再生セルロースの基本構造

通过分子间交联估计再生纤维素的基本结构

• 发表时间: 2022
• 作者: 奥川あかり;湯口宜明;山根千弘
• 通讯作者: 山根千弘

Oxygen permeability of regenerated cellulose films with different water regains

不同回潮率再生纤维素膜的透氧率

• DOI: 10.1016/j.carbpol.2023.120849
• 发表时间: 2023
• 期刊: Carbohydrate Polymers
• 影响因子: 11.2
• 作者: Okugawa Akari;Yuguchi Yoshiaki;Hayakawa Daichi;Ueno Fumiya;Hatai Koji;Yamane Chihiro
• 通讯作者: Yamane Chihiro

再生セルロースの内部膨潤と異方的な結晶崩壊から推測される微子構造

从再生纤维素的内部膨胀和各向异性晶体塌陷推断的微观结构

• 发表时间: 2022
• 作者: 奥川あかり;湯口宜明;山根千弘
• 通讯作者: 山根千弘

Cellulose/glucomannan blends prepared from aqueous sodium hydroxide solution and their practical use as food materials

由氢氧化钠水溶液制备的纤维素/葡甘聚糖混合物及其作为食品材料的实际用途

• DOI: 10.1016/j.carbpol.2022.120110
• 发表时间: 2022
• 期刊: Carbohydrate Polymers
• 影响因子: 11.2
• 作者: Kakutani Haruka;Okugawa Akari;Miyamoto Hitomi;Kono Hiroyuki;Asami Takashi;Yamane Chihiro
• 通讯作者: Yamane Chihiro