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生分解性PBS(ポリブチレンサクシネート)構造・物性まとめ

バイオプラ
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    ポリブチレンサクシネート(PBS):環境に優しい次世代プラスチック

    近年、プラスチックゴミによる環境汚染が深刻化しており、石油由来のプラスチックではなく、環境に優しい「ポリブチレンサクシネート(PBS)」への注目が高まっています。

    PBSは、1,4-ブタンジオールとコハク酸から合成される脂肪族ポリエステルで,ポリエチレンに似た性質を持っており、土の中で微生物によって分解されるため、環境負荷が低い生分解性プラスチックです。

    透明度が高く加工しやすい、光沢があり柔軟性があるという物性を持ちますが、一方で脆いなどの欠点もあります。

    本記事は、polymersの「A Review on Properties and Application of Bio-Based Poly(Butylene Succinate)」を翻訳・要約したものになります。

    このレビューでは、PBSの研究と生産、およびその天然複合材料に関する動向を及び、合成、共重合体、生分解性などに焦点を当てられています。

    PBSの基礎物性

    PBSは、生分解性ポリマーとして1993年に初めて使用され、押出成形や射出成形といったさまざまな方法で製品を製造できることから、マルチフィルム、堆肥化可能な袋、不織布シート、発泡体など一般的に使用されております。

    PBSは結晶性ポリマーで、強い伸長特性を持ち、多くの用途に使用されております。

    PBSにはαまたはβの結晶構造を持っており、通常はα構造として存在するが、材料を延伸させるとβ構造が生じ、延伸を緩和させると再びα構造に戻るといった特性を持ちます。

    合成方法

    PBSはコハク酸と 1,4-ブタンジオールの重縮合で合成されます。

    そして、石油由来コハク酸を処理する最も一般的な方法は、マレイン酸またはその無水物の水素添加法です。

    コハク酸は石油由来のブタンを原料に合成されていますが,発酵生産することも可能です。

    コハク酸を製造するバイオテクノロジーの手法には微生物が使用されるため、バイオベースのPBSを製造するために、さまざまな微生物がスクリーニングされ、テストされてきました。

    コハク酸を1,4-ブタンジオールに変換する化学反応式を下に示しています。

    一方,1,4-ブタンジオール(BDO)も石油や天然ガスを原料に製造されますが,バイオコハク酸を化学変換することでバイオBDOを生産することもできます。

    最近の研究では、さまざまな種類の微生物をコハク酸生産に使用されています

    以上より、これまでは石油由来の PBS(ポリブチレンサクシネート)を事業化は進んできておりましたが、現在はカーボンニュートラルを目指した植物由来のコハク酸から生成できるようになっております。

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