再生可能資源からスマートに高吸水性ポリマーを創る選択的架橋反応の構築

构建选择性交联反应，以可再生资源巧妙地制造高吸水性聚合物

基本信息

批准号：
21K14687
负责人：
宮田真理
金额：
$ 3万
依托单位：
Nagaoka National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

多糖類をはじめとした天然ポリマーとその誘導体、カルボン酸類、純水などの再生可能資源を用いた安全かつシンプルな反応条件で高吸水性ポリマーが得られる環境調和型プロセスを開発した。本年度は、開発した再生可能資源のみから高吸水性ポリマーが容易に得られる環境調和型プロセスを発展させ、合成ポリマーの機能化も行った。本研究によって見出した吸水性能を向上させる合成プロセスの追加処理は、架橋剤で用いるカルボン酸類よりも大きなシクロデキストリンなどの機能分子を導入した系でも効果が得られることが確認された。本合成プロセスで得られたシクロデキストリン含有ポリマーは高吸水性を示し、機能分子の包接能についても良好であることが確認された。合成原料にセルロース誘導体であるカルボキシメチルセルロースナトリウムと天然資源由来のカルボン酸類を架橋剤として用いた系では、合成ポリマーの架橋密度と吸水後のポリマーの強度のバランスを取ることが課題であったが、天然資源物質による分子間相互作用を利用してイオン結合を導入し、ポリマーの高吸水性能を確保したまま強度を大きく向上させることに成功した。特定のpH条件下において強固な分子間相互作用で規則配列するヒアルロン酸ナトリウムとカルボン酸類を用いた系では、導入するカルボン酸類でpH調整を行い、架橋構造を構築させた。反応系に規則配列ポリマーと別の多糖類を共存させた系では、規則配列ポリマーの疎水性と親水性の相互作用や水素結合によって別の多糖類の構造配列が変化し、吸水性が向上する条件を検討した。環境調和型の本合成プロセスにおいては、固体状態である膜状態でも架橋反応が進行することを確認しており、分子間相互作用を形成させて規則性を付与した種々の多糖類の配列構造を維持したまま架橋剤分子を構造内に組み入れることが期待される。

我们已经开发了一个环保的过程，该过程允许使用天然聚合物（例如多糖及其衍生物，羧酸和纯水）在安全而简单的反应条件下高度吸收水分聚合物。今年，我们开发了一个环保的过程，其中仅从开发的可再生资源以及功能化的合成聚合物中可以轻松地获得高吸水聚合物。已经证实，在本研究中发现的合成过程的额外处理也可以有效，即使在功能分子（例如环糊精）的系统中，该系统比在交联药物中使用的功能分子（例如环糊精。在本合成过程中获得的含环蛋白的聚合物具有超吸收特性，并被证实具有功能分子的良好包含能力。在一个系统的系统中，源自自然资源的羧级羧甲基纤维素和羧酸被用作交联剂作为合成材料，挑战是平衡吸水后合成聚合物的交联密度以及聚合物的强度。然而，使用与自然资源物质的分子间相互作用用于引入离子键，在确保聚合物的高吸水性能性能的同时，成功提高了强度。在使用透明质酸钠和羧酸的系统中，在特定的pH条件下通过稳健分子间相互作用订购了pH，用引入的羧酸调节pH，以构建交联的结构。在一个系统中，在反应系统中共存有序的聚合物和其他多糖，在这种条件下，由于有序的聚合物和氢键的疏水性和疏水性之间的相互作用，另一种多糖的结构排列发生了变化，从而改善了吸收水的吸收。在环境和谐的综合过程中，已经证实，即使在固态膜状态下，交联反应也会进展，并且可以预期，交联的分子将被纳入结构，同时通过形成分子间相互作用来维持各种多糖的序列结构。