TEMPO酸化によるセルロースミクロフィブリルの構造解析

通过 TEMPO 氧化对纤维素微纤维进行结构分析

基本信息

批准号：
08J07136
负责人：
沖田祐介
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

近年の環境意織の高まりにより、材料設計では常に環境への配慮を心がけなければならない。セルロースを基盤材料に選択することは、有力な手段の一つである。その中でもセルロースミクロフィブリルは高アスペクト比の高結晶ナノファイバーであり、ガラス繊維・アラミド繊維に匹敵する弾性率を持ち、その太さは由来により3～20nm程度と人造の物より遙かに細く、これを材料として利用する応用研究に注目が集まっている。当研究室でTEMPO触媒酸化によって天然セルロース繊維をミクロフィブリル単位で水に分散させる手法が新たに見出された。セルロースナノファイバーは上記のように、有望な材料ではあるが、従来では水中にしか分散することが不可能であったため、その利用に制限があった。セルロースナノファイバー表面に存在するカルボキシル基の対イオンを調整し、有機溶媒との親和性を改善することに成功し、セルロースナノファイバーを汎用有機溶媒中へ分散させることが可能となった。この手段を用いることで他の素材と複合化ができる。ミクロフィブリル構造解析では、酸化ミクロフィブリルの表面を選択的に剥離することが可能となった。この現象を利用することでミクロフィブリル表面のLayer-by-layer剥離手法を確立できた。この手法ではミクロフィブリルの太さを1nmごとに減少させることができ、これによって作成したサンプルを用いることでセルロース諸物性のミクロフィブリル太さ依存性を調べることができる。

由于近年来环境环境的不断增长，必须始终考虑对环境的材料设计。选择纤维素作为基本材料是影响力的一种。其中，纤维素微纤维是高纵横比高晶体纤维，具有与玻璃纤维和阿米德纤维相当的弹性，其厚度约为3至20 nm，这比人为的物体更薄。使用此材料的应用研究。在实验室中发现了一种新方法，可以通过节奏催化的氧化来将天然纤维素纤维分配到微纤维中的水中。如上所述，纤维素纳米纤维是一种有前途的材料，但在过去，只有在水中分散，因此其使用受到限制。已经调整了在纤维素纳米纤维表面上存在的羧基的抗离子以改善与有机溶剂的亲和力，并且纤维素纳米纤维可以分布成一般可承受的有机溶剂。通过使用这种方法，它可以与其他材料结合使用。在微纤维结构分析中，可以选择性地剥离微纤维氧化物的表面。通过使用这种现象，建立了微纤维表面上的逐层剥离方法。在这种方法中，可以每1nm减小微纤维的厚度，并且通过使用该样品，可以检查纤维素特征的微纤维依赖性。