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。

我们已经开发了一种环境协调过程，该过程可以使用可再生资源（例如多糖，它们的衍生物，羧酸和纯水）在安全而简单的反应条件下获得高水吸收聚合物。今年，我们开发了一个环境和谐过程，仅来自开发的资源而高水吸收聚合物可以轻松获得，并充当合成聚合物。可以证实，即使在引入功能分子（例如环糊精）的系统中，该过程中提高了吸水性能的合成过程的其他处理也可能是有效的，该系统比交叉链接中使用的羧酸大。在此合成过程中获得的含环蛋白的聚合物含有高吸收吸收，并被确认对功能分子有益。在使用纤维素衍生物，纤维素衍生物和源自自然资源的羧酸的系统中，使用collation胶在合成聚合物的桥接密度和吸水后聚合物的强度之间进行平衡。自然资源物质的相互作用和强度得到了极大的提高，同时确保聚合物高吸水性能。在使用透明质酸钠和羧酸的系统中，这是在某些pH条件下定期排列的固体间相互作用的定期排列，用羧酸调整了pH，以建立以建立交联结构。在一个系统中，反应系统与常规布局聚合物的另一种多糖并存，由于常规阵列聚合物的疏水性和亲水性相互作用，多糖的结构序列变化，并改善了水的吸收。在环境和谐类型的处理过程中，已经证实，即使在固态下，交联反应也会进展，并且通过形成分子之间的相互作用并给出规则性能而形成的各种多糖。在维护的同时将其纳入结构。