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時限分解性ポリプロピレンの開発

时间降解聚丙烯的开发

基本信息

批准号：
10J06529
负责人：
宮崎健輔
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Kitami Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

汎用プラスチックであるポリオレフィン(PO)は、高分子量であるために生物の細胞膜を透過できず、生分解性に乏しいが、Oxo-biodegradationは、酸化促進剤を添加することで、微生物が分解可能な低分子量まで劣化・分解(非生物分解)し、その後、微生物によって分解(生物分解)を行う手法である。汎用プラスチックに生分解性を持たせるというものであり、従来のプラスチックの優れた物性をそのまま生かすことが出来る。我々は、POの一つであるポリプロピレン(PP)にTiO_2を含有したPEoマイクロカプセル(PEO/TiO_2酸化促進剤)を導入することで劣化を均一且つ従来の30倍に高速化し、生分解性を発現させる事に成功した。PPなどのPOのOxo-biodegradationでは、一般的に鉄触媒系を使い、熱酸化劣化を経て生分解を行うが、"PEO/TiO_2酸化促進剤"は日光下(光酸化劣化)でOxo-biodegradationが可能であり、より実用性が高い。さらに今回、PEO/TiO_2酸化促進剤に用いるTiO_2にジカルボン酸挿入リン酸八カルシウム(OCPCで表面修飾を施し、用いた。PEOの光分解で生成する酸がOCPCを溶解させ、TiO_2光分解反応を開始させる水ならびに自動酸化劣化に対して促進効果を持つコハク酸(ジカルボン酸)イオンを放出させ、自動酸化劣化(非生物分解)をさらに促進させることを見出した。また、OCPC溶解時に放出される可溶性無機リン酸塩は、微生物の養分となり生物劣化を促進させていた。さらに、TiO_2の修飾条件を変えることで劣化速度を制御に成功し、時限分解性PPの開発に成功した。しかしながら、低弾性率体であるPEOを添加しているため、材料のヤング率が減少、また、親水性であるPEOを使用しているため、水ぬれの際にPEOマイクロカプセルごとがTiO_2溶出という問題があった。そこでさらに、PP/Cellulose複合材料への"PEO/TiO_2酸化促進剤"の適用を行った。複合材料に生分解性を付与し、ヤング率の約2倍の向上に成功した。また、水濡れ時のTiO_2の保持性も改善されていることが分かった。フィルム厚を変化させた光劣化試験では、劣化促進剤の拡散性も確認できた。

Universal use: high molecular weight: biological cell membrane penetration: biodegradation: deficiency: Oxo-biodegradation: acidification promoter: addition: microbial decomposition: low molecular weight: degradation: decomposition (non-biological decomposition): post-microbial decomposition: decomposition (biological decomposition): method. The general purpose of this invention is to provide a comprehensive understanding of the biological properties of a plant. In this paper, the introduction of PEO/TiO_2 acidizing promoter (PEO/TiO_2 acidizing promoter) into PP TiO_2 solution resulted in uniform degradation, 30-fold acceleration, and the development of biodegradability. PP/TiO_2 Acidification Promoter is a general iron catalyst system, which can be used for oxidation and degradation of PO. PEO/TiO_2 Acidification Promoter is a kind of catalyst which can be used for oxidation and degradation of PO under sunlight. In recent years, PEO/TiO_2 acidizing promoter has been applied to the surface modification of TiO_2 and OCPC. Photodecomposition of PEO produces acid that dissolves OCPC, TiO_2 photolysis reaction begins, water is released, and autoacidification degradation (abiotic decomposition) is promoted. Dissolution of OCPC results in release of soluble inorganic acids, microbial nutrients and biological degradation. The modification conditions of TiO_2 were changed, the degradation rate was controlled successfully, and the decomposition PP was developed successfully. TiO_2 dissolution problem is caused by PEO addition, material dissolution rate reduction, hydrophilic PEO use, and water degradation. Application of PEO/TiO_2 Acidification Promoter for PP/Cellulose Composites Composite material decomposition performance is about 2 times higher than the success rate. TiO_2 has been improved in the retention of TiO_2 in water. The light degradation test was conducted to confirm the dispersion of degradation promoters.