低炭素社会を目指した再生セルロースの開発―置換度や後処理加工による親水性の制御―

面向低碳社会的再生纤维素的开发 - 通过取代度和后处理控制亲水性 -

基本信息

批准号：
22KJ3044
负责人：
奥川あかり
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Osaka Electro-Communication University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の目的は、脱炭素社会の構築に向けて、生分解性のエコマテリアルである再生セルロースがプラスチックの代替えを果たすために、再生セルロースの高すぎる親水性を制御することによって、水による影響を受けすぎない新たな再生セルロースを開発することである。これまでに乾燥状態では高温にあった再生セルロースのガラス転移点が、水によって室温にまで低下することを見出した。これは、水によって膨潤することで十分な間隔ができると、セルロース分子の主鎖全体が分子運動してガラス状態からゴム状態に変化するためである。一方、セルロースは両親媒性ポリマーであるため水だけでなく有機溶媒でも同様の現象が観察され、溶媒の分子サイズが関係していることも明らかになった。そこで本研究では、再生セルロース分子の3つの水酸基の置換度と分子鎖間の架橋及び、表面への吸着による分子運動状態と膨潤挙動及び、吸着挙動を明らかにし、分子レベルでの親水性制御の可能性を検討中である。本年度においては、再生セルロースの水酸基を架橋し、非晶領域の充填による疎水性への影響を検討した。これは固体構造が異なるセルロース繊維を用いて、濃度を変えて樹脂架橋した試料の水分率を変化させて、室温での動的粘弾性や小角・広角Ｘ線散乱を測定することによって親水性制御の可能性を検討した。この成果は現在家政学会誌に投稿中である。また、再生セルロースのガスバリア性は水によって著しく低下することから酸素透過性への水による影響も検討した。この成果はCarbohydrate polymers誌にて受理された。その他セルロース食品の応用に関する論文もCarbohydrate polymers誌にて受理された。また研究発表は、家政学会やセルロース学会、高分子学会など国内学会のみで実施し、国際学会は社会情勢により断念した。

这项研究的目的是开发一种新的再生纤维素，该纤维素不太受水的影响，以创建脱碳的社会，以控制回收纤维素过高的水亲水性来取代塑料。已经发现，以前在干燥条件下处于高温下的再生纤维素的玻璃过渡温度被降低到由于水引起的室温。这是因为，如果纤维素分子被水膨胀，则足够的间隔将导致整个主纤维素分子从玻璃状态移至橡胶状态。另一方面，纤维素是一种两亲聚合物，不仅在水中，而且在有机溶剂中也观察到类似的现象，并且已经发现溶剂的分子大小涉及。因此，在这项研究中，我们阐明了在再生纤维素分子中的三个羟基的取代程度，分子链之间的交联，分子运动状态和由于吸附到表面而引起的肿胀行为，并且正在考虑分子水平上的水热控制的可能性。今年，我们研究了再生纤维素的羟基并填充无定形区域对疏水性的影响。这项研究通过使用具有不同固体结构的纤维素纤维在不同浓度下更改树脂切成样品的水分含量，并测量动态粘弹性以及在室温下的小角度和广角X射线散射，从而检查了亲水性控制的可能性。这项成就目前已发布在《家庭经济学杂志》中。此外，由于水的再生纤维素的气体屏障特性显着降低，因此还研究了水对氧气渗透性的影响。该结果被碳水化合物聚合物杂志接受。碳水化合物聚合物也接受了有关纤维素食品应用的其他论文。研究演讲还仅在家庭经济学学会，纤维素学会和聚合物学会以及国际科学学会等家庭社会举行，国际社会因社会环境而被放弃。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Dynamic viscoelastic behavior of natural cellulose fibers caused by water and the related swelling phenomenon

水引起的天然纤维素纤维的动态粘弹性行为及相关溶胀现象

DOI：
10.1007/s10570-023-05173-0
发表时间：
2023
期刊：
Cellulose
影响因子：
5.7
作者：
Okugawa Akari;Yuguchi Yoshiaki;Yamane Chihiro
通讯作者：
Yamane Chihiro

分子間架橋によって推定される再生セルロースの基本構造

通过分子间交联估计再生纤维素的基本结构

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
奥川あかり;湯口宜明;山根千弘
通讯作者：
山根千弘

Oxygen permeability of regenerated cellulose films with different water regains

不同回潮率再生纤维素膜的透氧率

DOI：
10.1016/j.carbpol.2023.120849
发表时间：
2023
期刊：
Carbohydrate Polymers
影响因子：
11.2
作者：
Okugawa Akari;Yuguchi Yoshiaki;Hayakawa Daichi;Ueno Fumiya;Hatai Koji;Yamane Chihiro
通讯作者：
Yamane Chihiro

再生セルロースの内部膨潤と異方的な結晶崩壊から推測される微子構造

从再生纤维素的内部膨胀和各向异性晶体塌陷推断的微观结构

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
奥川あかり;湯口宜明;山根千弘
通讯作者：
山根千弘

Cellulose/glucomannan blends prepared from aqueous sodium hydroxide solution and their practical use as food materials

由氢氧化钠水溶液制备的纤维素/葡甘聚糖混合物及其作为食品材料的实际用途

DOI：
10.1016/j.carbpol.2022.120110
发表时间：
2022
期刊：
Carbohydrate Polymers
影响因子：
11.2
作者：
Kakutani Haruka;Okugawa Akari;Miyamoto Hitomi;Kono Hiroyuki;Asami Takashi;Yamane Chihiro
通讯作者：
Yamane Chihiro