东京都立大学研究生院理学研究科的野村琴广教授等的研究团队与大阪产业技术研究所森之宫中心物质与材料研究部的平野宽部长等人组成的研究团队共同发布研究成果称，从非食用的植物资源中开发出了一种可以分解和回收再利用，并且比通用塑料更具柔韧性和强度的生物基聚酯。相关成果已刊登在《ACS Macro Letters》的在线版上。
图1 本次开发的生物基聚酯与通用塑料的机械性能（拉伸强度和断裂伸长率）比较。分子量对拉伸性能的影响显着（图中○表示本次开发的聚酯），物理性能显示出优异的柔韧性和强度。Mn是聚合物的（数均）分子量。一般来说，断裂强度和伸长率呈二律背反关系。（供图：JST）
作为有望实现循环经济的可持续材料，从植物油等长链脂肪酸酯中制作生物基聚酯的研究备受关注。然而，尽管有报告显示一些材料的机械性能（如拉伸强度和断裂伸长率）可与聚乙烯和聚丙烯等通用塑料相媲美，但利用这些特性开发高性能材料的实例还十分有限。这种聚合物通过二羧酸与二元醇发生反应的缩聚法和烯烃复分解反应聚合法获得，特别是聚合法有望实现广泛的分子设计，但使用传统方法合成薄膜生产所需的高分子量聚合物极为困难。
因此，该研究团队一直致力于开发一种通过在离子性液体中进行反应，合成比传统方法分子量更高的聚合物，并且能够简单地获得更高分子量材料的方法。
此次研究人员在合成由植物油和葡萄糖等衍生的对称型重复单元组成的生物基聚酯合成中，用钼催化的烯烃复分解聚合法反复进行了研究。结果发现，与传统的使用钌催化剂的方法相比，可以合成更高分子量（约5万分子量）的聚合物。
与此类聚合物的一般趋势不同，本次合成的聚合物通过加热加压法制备的薄膜的拉伸强度和断裂伸长率随着分子量的增加而提高，与通用塑料相比，首次使具有优异的破裂伸长率和强度的材料开发成为可能。
此次开发的生物基塑料可以分解和化学回收，并且由有利于聚合物链之间相互作用的对称型重复单元组成。因此，不仅具有广泛的可用原料适用范围和多种可能的分子设计，而且由于其反应简单，利用催化剂进行大量合成方面也具有业绩。此外，还可以与纤维素纳米纤维等天然纤维复合，实现高强度化。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：ACS Macro Letters
论文：Synthesis of High Molecular Weight Biobased Aliphatic Polyesters Exhibiting Tensile Properties Beyond Polyethylene
DOI：10.1021/acsmacrolett.3c00481
