ポーラス構造を有するバイオベースポリマー繊維の高機能化

具有多孔结构的高功能性生物基聚合物纤维

基本信息

批准号：
20K05582
负责人：
田中稔久
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

海水・河川・土壌中の細菌により容易に分解する「バイオベースポリマー」を使った製品開発が期待されている。しかし、バイオベースポリマーを従来のプラスチック製品の代替材料として使用する場合、生産コストの削減、機能性・物性の向上（加工性の改善・高強度化・分解性の制御・表面特性の制御）など、達成しなければならない課題は多い。以上のような、バイオベースポリマーの利用・普及において克服すべき課題として、機能性や物性を向上させるために、微結晶核延伸法（冷結晶化）により作製したバイオベースポリマー繊維の高機能化を目指した。バイオベースポリマー試料として、微生物産生脂肪族ポリエステルのポリ[(R)-3-ヒドロキシブチレート]の共重合体である、ポリ[(R)-3-ヒドロキシブチレート-co-(R)-3-ヒドロキシヘキサノエート] (P(3HB-co-3HH))を用いた。溶融紡糸後、一定環境条件で延伸を実施することで、ポーラス構造を有するP(3HB-co-3HH)繊維を作製した。ポーラス構造の形成制御のために、冷結晶化条件及び、試料の検討により、内部構造の異なるP(3HB-co-3HH)繊維を作製した。つまり、作製条件の違いにより繊維内部のポーラス構造における孔径に変化が認められた。さらに、冷結晶化条件において、異なる溶媒、温度、時間を検討することで、微細なマイクロポーラス構造だけでなく、マクロな中空構造の形成が認められた。しかし、現状で要因は明らかになっていない。

人们对使用易于被海水、河流和土壤中的细菌分解的生物基聚合物开发产品寄予厚望。然而，当生物基聚合物作为传统塑料制品的替代材料时，可以降低生产成本、改善功能性和物理性能（改善加工性、增加强度、控制降解性、控制表面性能）等，有许多任务这是必须完成的。如上所述，生物基聚合物的使用和推广中需要克服的问题包括改善通过微晶核拉制方法（冷结晶）生产的生物基聚合物纤维的功能性，以改善功能性和物理性能。为了作为生物基聚合物样品，聚[(R)-3-羟基丁酸酯-co-(R)-3，是由微生物产生的脂肪族聚酯聚[(R)-3-羟基丁酸酯]的共聚物，使用-羟基己酸](P(3HB-co-3HH))。熔融纺丝后，在恒定的环境条件下通过拉伸生产出具有多孔结构的P(3HB-co-3HH)纤维。为了控制多孔结构的形成，通过研究冷结晶条件和样品制备了具有不同内部结构的P(3HB-co-3HH)纤维。换句话说，由于制造条件的差异，观察到纤维内部多孔结构的孔径变化。此外，通过在冷结晶条件下检查不同的溶剂、温度和时间，我们观察到不仅形成了精细的微孔结构，而且还观察到了宏观的中空结构。但目前原因尚不清楚。