新規バイオベースマテリアルとしてのイタコン酸誘導体とポリマーの合成研究

枯渇資源である石油の高騰とその寿命に対する懸念から昨今はバイオマスに掛ける期待は膨らんでいる。バイオマスの利用はエネルギーばかりでなく、プラスチックの代替えも重要である。これにはバイオマスに含まれる植物繊維、セルロースを直接利用する場合と、セルロースや澱粉から発酵過程や化学変換を経て高分子(バイオベースポリマー)を製造し、プラスチックとして利用する場合とがある。また、植物繊維とバイオベースポリマーのコンポジットとして活用する方法も有用である。すでに乳酸、イタコン酸、グルタミン酸などが製造されているが、ここではイタコン酸を取り上げ、その誘導体とポリマーの合成、重合、植物繊維との複合化を検討する。まず、イタコン酸ジエステル類とイタコナミン酸類を合成した。多くの誘導体は50%以上の収率で得られた。イタコン酸ジエステル類のポリマーを合成した。分子量は側鎖が長くなると減少する傾向にあり、モノマーが嵩高くなるための立体障害が重合に影響していることがわかった。そこでジエステル類とメタクリル酸メチル(MMA)との共重合により分子量の増加を試みたところ、エチル、ドデシルのエステルでは分子量の増加が見られた。これらのフィルムはMMAが70%の時に最も柔軟であった。特に側鎖の長いドデシルの場合に顕著であった。次に、ポリ乳酸をマトリックスとし、稲わらをフィラーとしたコンポジットを調製した。イタコン酸ポリマーを稲わらとの接着剤として活用することを検討した。粉砕した稲わらとポリ乳酸とジエステル類のポリマーからなるコンポジットをミニエクストルーダーで調製することができた。今後は他のイタコン酸誘導体ポリマーを用いたコンポジットを調製して、化学構造と物性の関係を明らかにする予定である。

枯渇資源である石油の高騰とその寿命に対する懸念から昨今はバイオマスに掛ける期待は膨らんでいる。バイオマスの利用はエネルギーばかりでなく、プラスチックの代替えも重要である。これにはバイオマスに含まれる植物繊維、セルロースを直接利用する場合と、セルロースや澱粉から発酵過程や化学変換を経て高分子(バイオベースポリマー)を製造し、プラスチックとして利用する場合とがある。また、植物繊維とバイオベースポリマーのコンポジットとして活用する方法も有用である。すでに乳酸、イタコン酸、グルタミン酸などが製造されているが、ここではイタコン酸を取り上げ、その誘導体とポリマーの合成、重合、植物繊維との複合化を検討する。まず、イタコン酸ジエステル類とイタコナミン酸類を合成した。多くの誘導体は50%以上の収率で得られた。イタコン酸ジエステル類のポリマーを合成した。分子量は側鎖が長くなると減少する傾向にあり、モノマーが嵩高くなるための立体障害が重合に影響していることがわかった。そこでジエステル類とメタクリル酸メチル(MMA)との共重合により分子量の増加を試みたところ、エチル、ドデシルのエステルでは分子量の増加が見られた。これらのフィルムはMMAが70%の時に最も柔軟であった。特に側鎖の長いドデシルの場合に顕著であった。次に、ポリ乳酸をマトリックスとし、稲わらをフィラーとしたコンポジットを調製した。イタコン酸ポリマーを稲わらとの接着剤として活用することを検討した。粉砕した稲わらとポリ乳酸とジエステル類のポリマーからなるコンポジットをミニエクストルーダーで調製することができた。今後は他のイタコン酸誘導体ポリマーを用いたコンポジットを調製して、化学構造と物性の関係を明らかにする予定である。