天然多糖類のエステル誘導体化と位置選択的置換による高機能性プラスチックの創成

通过天然多糖的酯衍生化和区域选择性取代创造高功能塑料

基本信息

批准号：
15J03337
负责人：
檀上隆寛
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

1. セルロース分岐上エステル誘導体の合成、物性および結晶構造解析昨年度に引き続き、本研究では炭素数(C)= 4~7の分岐状アシル基を導入したセルロース分岐状エステル誘導体を合成し、従来のセルロース直鎖状アシル誘導体と比較して、側鎖の分岐構造が熱および機械物性、結晶構造に与える影響を調べた。熱分析およびX線構造解析の結果、すべての分岐状エステル誘導体は結晶性を有し、融点(Tm)およびガラス転移点(Tg)は炭素数の増加に伴い単調に減少することがわかった。直鎖エステルと分岐エステルを比較すると、C = 5~7ではほぼ同じTmおよびTgを持つのに対し、C=4の分岐エステルは直鎖状エステルより特異的に高いTmを示した。フィルムの引張試験では、分岐エステルは同炭素数の直鎖エステルに比べて高い弾性率と降伏応力、および低い破壊強度と延伸性を持つ傾向が見られた。分岐状エステルのうち、セルロースイソブチレート(CTiB: C=4)およびイソバレレート(CTiV: C=5)の結晶構造解析を行った結果、結晶系および格子定数は直鎖エステルであるセルロースプロピオネート(CTP: C=3)と部分的に類似しており、分子鎖方向に3回らせん対称性をもつ特徴的な結晶構造を有していた。この3回らせん対称性は、セルロースアシル誘導体のうちプロピオネートのみに観測されていた特異的な構造であり、分岐構造の導入によって3回らせん対称性が発現したことは非常に興味深い。以上の結果から、分岐状エステルは同炭素数の直鎖エステルと異なる結晶構造を持つために、異なる熱物性および機械物性を示したと思われる。置換基構造と物性との関係性をより詳細に解明することで、セルロース系材料の更なる物性の制御や機能化が期待できる。

1。纤维素分支酯衍生物的合成，物理特性和晶体结构分析，该研究将纤维素分支的酯衍生物合成具有碳数（C）= 4-7的分支酰基基团，并与常规纤维素线性酰基衍生物进行比较，与传统的酰基酰基衍生物相比，侧链对侧链的分支结构对热的结构进行了机械性，机械构成且晶体的结构。热和X射线结构分析表明，所有分支酯衍生物均具有结晶度，并且熔点（TM）和玻璃过渡点（TG）随着碳数的增加而单调降低。比较线性和分支的酯表明C = 5-7的TM和Tg大致相同，而C = 4个分支酯的TM表现出比线性酯的特异性更高。薄膜的拉伸试验表明，与同一碳数的线性酯相比，分支酯倾向于具有更高的模量，屈服应力和较低的断裂强度和可伸缩性。在分支酯中，纤维素异丁酸酯（CTIB：C = 4）和Isovalerate（CTIV：C = 5）的晶体结构分析表明，晶体系统和晶格常数与丙酸纤维素的持续线性相似（CTP：C = 3），并且具有与三个螺旋形成的螺旋形成序列的晶体晶体结构（CTP：C = 3），并具有独特的晶体结构。这个三倍的螺旋对称性是仅在纤维素酰基衍生物中丙酸酯中观察到的特定结构，有趣的是，三个倍螺旋的对称性通过引入分支结构而表现出来。从上面的结果看来，分支酯具有不同的热和机械性能，因为它们与相同数量的碳原子的线性酯具有不同的晶体结构。通过更详细地阐明取代基结构与物理特性之间的关系，可以预期可以进一步控制和功能化基于纤维素的材料。