東京都立大學研究生院理學研究科的野村琴廣教授等的研究團隊與大阪產業技術研究所森之宮中心物質與材料研究部的平野寬部長等人組成的研究團隊共同發佈研究成果稱，從非食用的植物資源中開發出了一種可以分解和回收再利用，並且比通用塑膠更具柔韌性和強度的生物基聚酯。相關成果已刊登在《ACS Macro Letters》的線上版上。
圖1 本次開發的生物基聚酯與通用塑膠的機械性能（拉伸強度和斷裂伸長率）比較。分子量對拉伸性能的影響顯着（圖中○表示本次開發的聚酯），物理可用能性能顯示出優異的柔韌性和強度。Mn是聚合體的（數均）分子量。一般來說，破斷強度和延伸率呈二律背反關係。（供圖：JST）
作爲有望實施循環經濟的可持續材料，從植物油等長鏈脂肪酸酯中製作生物基聚酯的研究備受關注。然而，儘管有報告顯示一些材料的機械性能（如拉伸強度和斷裂伸長率）可與聚乙烯和聚丙烯等通用塑膠相媲美，但利用這些特性開發高性能材料的實例還十分有限。這種聚合體透過二羧酸與二元醇發生反應的縮聚法和烯烴複分解反應聚合法獲得，特別是聚合法有望實施廣泛的分子設計，但使用傳統方法合成薄膜生產所需的聚合物量聚合體極爲困難。
因此，該研究團隊一直致力於開發一種透過在離子性液體中進行反應，合成比傳統方法分子量更高的聚合體，並且能夠簡單地獲得更聚合物量材料的方法。
此次研究人員在合成由植物油和葡萄糖等衍生的對稱型重複單元組成的生物基聚酯合成中，用鉬催化的烯烴複分解聚合法反復進行了研究。結果發現，與傳統的使用釕觸媒的方法相比，可以合成更聚合物量（約5萬分子量）的聚合體。
與此類聚合體的一般趨勢不同，本次合成的聚合體透過加熱加壓法制備的薄膜的拉伸強度和斷裂伸長率隨着分子量的增加而提高，與通用塑膠相比，首次使具有優異的破裂延伸率和強度的材料開發成爲可能。
此次開發的生物基塑膠可以分解和化學回收，並且由有利於聚合體鏈之間相輔作用的對稱型重複單元組成。因此，不僅具有廣泛的可用原料適用範圍和多種可能的分子設計，而且由於其反應簡單，利用觸媒進行大量合成方面也具有業績。此外，還可以與纖維素奈米纖維等天然纖維復合，實施高強度化。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：ACS Macro Letters
論文：Synthesis of High Molecular Weight Biobased Aliphatic Polyesters Exhibiting Tensile Properties Beyond Polyethylene
DOI：10.1021/acsmacrolett.3c00481
