海洋生分解性デンプンベース架橋フィルムの創製

既存の生分解性プラスチックは生産量が低く、高価格だけでなく、海洋環境での生分解が遅く、分解過程で海洋生物に対する悪影響を及ぼすと指摘されている。一方、デンプンは安価かつ海洋分解性を有する高分子素材であるため、海洋生態系に優しいプラスチック素材の原料として注目されている。本研究では、日常生活の使用範囲内では耐水性を有しており、海水中では迅速に軟化・崩壊し、完全に生分解される前に海洋生物誤摂取による危険性を軽減するデンプンフィルムの開発を目指した。このデザインにより、優れた機械特性を実現しながらプラスチックフィルムの海洋への流出による海洋ごみ問題を解消する。日常生活での水はほとんど真水である一方、海水は真水に比べてpH、イオン強度が高い。そのため、pHとイオン強度を外部刺激として、架橋崩壊を誘起し、架橋フィルムを崩壊させるトリガーとして用いることができると着想した。本研究では、日常生活の使用範囲内では架橋の保持により耐水性を有し、海水中では脱架橋によりフィルムが軟化あるいは溶解、崩壊を誘発するデンプンフィルムを創製する。本年度では、高pHで崩壊する水素結合を海水応答性架橋結合として用いて、海水に崩壊する水素結合架橋デンプンベースフィルムを作製した。タピオカデンプンに水素結合供与体ポリ(アクリル酸)を導入し、作製した変性澱粉と水素結合受容体ポリ(ビニルピロリドン)を混合して溶液キャスティング法で混合フィルムを作製した。作成したフィルムは純水中で溶解しなかったのに対して、人工海水中では迅速に溶解した。また、高イオン強度で崩壊するイオン結合を海水応答性架橋結合としての応用も初歩に検討した。本研究の成果は、適切な材料の組合せ・架橋による多糖類を基盤とする海洋生分解性プラスチックの開発の土台になり、海洋生分解性プラスチックの普及に貢献できる。

既存の生分解性プラスチックは生産量が低く、高価格だけでなく、海洋環境での生分解が遅く、分解過程で海洋生物に対する悪影響を及ぼすと指摘されている。一方、デンプンは安価かつ海洋分解性を有する高分子素材であるため、海洋生態系に優しいプラスチック素材の原料として注目されている。本研究では、日常生活の使用範囲内では耐水性を有しており、海水中では迅速に軟化・崩壊し、完全に生分解される前に海洋生物誤摂取による危険性を軽減するデンプンフィルムの開発を目指した。このデザインにより、優れた機械特性を実現しながらプラスチックフィルムの海洋への流出による海洋ごみ問題を解消する。日常生活での水はほとんど真水である一方、海水は真水に比べてpH、イオン強度が高い。そのため、pHとイオン強度を外部刺激として、架橋崩壊を誘起し、架橋フィルムを崩壊させるトリガーとして用いることができると着想した。本研究では、日常生活の使用範囲内では架橋の保持により耐水性を有し、海水中では脱架橋によりフィルムが軟化あるいは溶解、崩壊を誘発するデンプンフィルムを創製する。本年度では、高pHで崩壊する水素結合を海水応答性架橋結合として用いて、海水に崩壊する水素結合架橋デンプンベースフィルムを作製した。タピオカデンプンに水素結合供与体ポリ(アクリル酸)を導入し、作製した変性澱粉と水素結合受容体ポリ(ビニルピロリドン)を混合して溶液キャスティング法で混合フィルムを作製した。作成したフィルムは純水中で溶解しなかったのに対して、人工海水中では迅速に溶解した。また、高イオン強度で崩壊するイオン結合を海水応答性架橋結合としての応用も初歩に検討した。本研究の成果は、適切な材料の組合せ・架橋による多糖類を基盤とする海洋生分解性プラスチックの開発の土台になり、海洋生分解性プラスチックの普及に貢献できる。