東京都立大學(xué)研究生院理學(xué)研究科的野村琴廣教授等的研究團隊與大阪產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所森之宮中心物質(zhì)與材料研究部的平野寬部長等人組成的研究團隊共同發(fā)布研究成果稱，從非食用的植物資源中開發(fā)出了一種可以分解和回收再利用，并且比通用塑料更具柔韌性和強度的生物基聚酯。相關(guān)成果已刊登在《ACS Macro Letters》的在線版上。

圖1 本次開發(fā)的生物基聚酯與通用塑料的機械性能（拉伸強度和斷裂伸長率）比較。分子量對拉伸性能的影響顯著（圖中○表示本次開發(fā)的聚酯），物理性能顯示出優(yōu)異的柔韌性和強度。Mn是聚合物的（數(shù)均）分子量。一般來說，斷裂強度和伸長率呈二律背反關(guān)系。（供圖：JST）

作為有望實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的可持續(xù)材料，從植物油等長鏈脂肪酸酯中制作生物基聚酯的研究備受關(guān)注。然而，盡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料相媲美，但利用這些特性開發(fā)高性能材料的實例還十分有限。這種聚合物通過二羧酸與二元醇發(fā)生反應(yīng)的縮聚法和烯烴復(fù)分解反應(yīng)聚合法獲得，特別是聚合法有望實現(xiàn)廣泛的分子設(shè)計，但使用傳統(tǒng)方法合成薄膜生產(chǎn)所需的高分子量聚合物極為困難。

因此，該研究團隊一直致力于開發(fā)一種通過在離子性液體中進行反應(yīng)，合成比傳統(tǒng)方法分子量更高的聚合物，并且能夠簡單地獲得更高分子量材料的方法。

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復(fù)單元組成的生物基聚酯合成中，用鉬催化的烯烴復(fù)分解聚合法反復(fù)進行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的使用釕催化劑的方法相比，可以合成更高分子量（約5萬分子量）的聚合物。

與此類聚合物的一般趨勢不同，本次合成的聚合物通過加熱加壓法制備的薄膜的拉伸強度和斷裂伸長率隨著分子量的增加而提高，與通用塑料相比，首次使具有優(yōu)異的破裂伸長率和強度的材料開發(fā)成為可能。

此次開發(fā)的生物基塑料可以分解和化學(xué)回收，并且由有利于聚合物鏈之間相互作用的對稱型重復(fù)單元組成。因此，不僅具有廣泛的可用原料適用范圍和多種可能的分子設(shè)計，而且由于其反應(yīng)簡單，利用催化劑進行大量合成方面也具有業(yè)績。此外，還可以與纖維素納米纖維等天然纖維復(fù)合，實現(xiàn)高強度化。

原文：《科學(xué)新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部

【論文信息】
雜志：ACS Macro Letters
論文：Synthesis of High Molecular Weight Biobased Aliphatic Polyesters Exhibiting Tensile Properties Beyond Polyethylene
DOI：10.1021/acsmacrolett.3c00481