Development of high-performance biodegradable materials by stereocomplexation of lactic acid-based periodical copolymers

乳酸基周期共聚物立体络合开发高性能生物降解材料

• 批准号: 21K05183
• 负责人: 辻 秀人
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021 至 2022
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05183/
• 关键词: ポリ乳酸; 周期的共重合体; ステレオコンプレックス; 生分解性高分子材料; バイオベース高分子材料

バイオベースであり、生分解性を有するポリ乳酸(PLA)および置換型PLAのL体およびD体のブレンドによるステレオコンプレックス(SC)化は、PLA材料の熱的特性や機械的特性の向上、多様な物理特性および生分解特性を与えることから注目されている。本研究では、キラルな乳酸および置換型の乳酸誘導体をベースとする種々のモノマー単位のシークエンスが厳密に制御された鏡像異性関係にある周期的共重合体を合成し、それら非ブレンド試料の結晶化挙動、およびブレンドによるSC結晶化能、物理特性や生分解挙動を検討することにより、新しいバイオベースな高分子材料を開発することを目的とする。モノマーとして、鏡像異性関係にあるL-乳酸-L-乳酸-D-乳酸およびD-乳酸-D-乳酸-L-乳酸を9段階のプロセスにより合成し、これらの触媒を用いた縮合重合により、今まで報告のない立体規則性(周期性)を有するポリ(L-乳酸-L-乳酸-D-乳酸)とポリ(D-乳酸-D-乳酸-L-乳酸)を合成した。広角X線回折(WAXD)および示差走査熱量測定(DSC)により、それらの非ブレンド試料は結晶性を有することが分かった。一方で、それら鏡像異性体の1:1ブレンド試料のWAXDおよびDSCにより、ブレンド試料のWAXDパターンおよび融点は非ブレンド試料のものと異なることから、ブレンドによるSCの形成が示唆された。本研究において、今まで報告のない乳酸の立体規則性(周期性)を有する鏡像異性関係にあるホモポリマーの合成に成功し、また、それらのSC形成を初めて見出した。他にも、モノマーユニットの周期性の異なる共重合体の合成および物理特性の評価に取り組んでいる。

通过将L-和D-形式的聚乳酸(PLA)与生物基且可生物降解的取代PLA共混来创建立体复合物(SC)，可以提高PLA材料的热性能和机械性能，并提高其多功能性，这一点非常引人注目。因其独特的物理和可生物降解特性而受到关注。在本研究中，我们合成了基于手性乳酸和取代乳酸衍生物的周期共聚物，其中各种单体单元的序列具有严格控制的对映体关系，并分析了未混合样品的结晶，目的是开发新的生物基。通过检查 SC 行为、共混 SC 结晶能力、物理性能和生物降解行为来评估聚合物材料。以具有对映体关系的L-乳酸-L-乳酸-D-乳酸和D-乳酸-D-乳酸-L-乳酸为单体，经过九步工艺，通过缩合合成使用这些催化剂进行聚合，我们合成了具有前所未有的立构规整性（周期性）的聚（L-乳酸-L-乳酸-D-乳酸）和聚（D-乳酸-D-乳酸-L-乳酸）。被举报。广角X射线衍射(WAXD)和差示扫描量热法(DSC)表明未混合的样品是结晶的。另一方面，这些对映体 1:1 共混样品的 WAXD 和 DSC 显示，共混样品的 WAXD 图谱和熔点与未共混样品不同，表明共混形成了 SC。在本研究中，我们成功合成了以前从未报道过的具有立体规整性（周期性）的乳酸对映体均聚物，并首次发现了其SC形成。此外，我们正在研究具有不同单体单元周期的共聚物的合成及其物理性能的评价。