加熱成形が可能なセルロース (PDF:88KB)

加熱成形が可能なセルロース
− メカノケミカルポリマーアロイ化法 −
セルロースやキチン・キトサンに代表される天然
多糖類は、地球上で最も豊富なバイオマス高分子で
ある。しかしながら、汎用プラスチックのように加熱
しても柔らかくなる性質（熱可塑性）を持たず、また
溶解できる溶媒も非常に限られている。そのため、工
業的用途は紙やレーヨン繊維に限定されている。
我々の研究グループでは、機械的処理による天然
多糖類の材料化について開発研究を進めている。近
年、セルロースと熱可塑性の合成高分子の混合物を、
溶媒を加えることなく固体状態のままで、機械的粉
砕によるドライプロセスで処理すると、固相独特の
反応が起こり、セルロースと合成高分子が分子レベ
ル（ナノレベル）で複合化（分子の混合・分散）するこ
とを見出した １−４）。我々はこの機械的（メカノ）処理
により化学的（ケミカル）反応を起こさせ、高分子（ポ
リマー）を複合化（アロイ）する方法を、
「 メカノケミ
カルポリマーアロイ化法」と呼んでいる。
75
■■
溶融温度／℃
70
■
■
■
○
○
えんどう た か し
遠藤 貴士
[email protected]
海洋資源環境研究部門
熱可塑性合成高分子としてポリエチレングリコー
ル（ＰＥＧ）を用いた場合を例として、複合体におけ
るＰＥＧ由来の溶融温度の変化を図に示す。単純な
混合物では、ほとんど熱特性の変化はみられないが、
生成した複合体ではＰＥＧの添加量に依存して融点
が低下し、分子レベルでの相容化が起こっているこ
とが分かる。種々の分析結果から、この複合体では、
ＰＥＧ分子がナノレベルでセルロース分子鎖の間に
進入したり、その表面に集積することにより、お互い
の分子間に水素結合が形成されて相容化しているこ
とが推定される。
得られた複合体は、セルロースのように熱可塑性
がない物質が高い割合で含まれている場合でも、加
熱により成形が可能である（写真）。
この手法は，これまで材料化方法が限定されてい
た、様々なバイオマス資源や合成ポリマーを他の物
質と複合化して成形材料に転換できることから、新
規な高機能材料の開発やリサイクル技術として大い
に発展が期待できる。
■
○
65
60
○
○
55
○
■
単純混合物
○
粉砕生成物
50
45
0
5
10
15
20
PEG添加量／重量％
G
図 ＰＥＧ添加量による熱特性の変化
100
（ G単独）
（PEG
）
写真 セルロース（80重量%）−ＰＥＧ（20重量%）複合体から
の成形体 関連情報
1) 遠藤貴士 , 広津孝弘 , 細川 純 , 特許第 2979135 号 , 科学技術庁第 59 回注目発明選定 .
2) T. Endo, R. Kitagawa, F. Zhang, T. Hirotsu, and J. Hosokawa, Chem. Lett., 1999, 1155.
3) 遠藤貴士 , 広津孝弘 , 細川 純 , 特許第 3099064 号 .
4) 遠藤貴士 , Cell. Commun., 7, 63 (2000).
AIST Today 2001.8
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