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―

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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。