その他

　理化学研究所はこのほど、フタロニトリル分子からフタロシアニンの超分子ポリマーを無溶媒条件下で合成することに成功した。超分子ポリマーはモノマーが非共有結合で連結したもので、モノマーにまで切断・再利用できるため、持続可能な社会の実現に向けて有望だ。

　一般に、超分子ポリマーは溶媒中で生成させる。無溶媒条件で生成した超分子ポリマーは、その構造を保ったままで使用できるメリットはあるが、反応が不均一になりやすく、鎖長や異種モノマーの順番をそろえた精密合成は不可能だと考えられてきた。

　今回、アミド含有ジチオアルキル基を2個もつフタロニトリル分子を合成。それをガラス板に挟み、160℃で溶融させると、緑色の繊維状結晶が生成し成長した。紫外可視光吸収測定とマトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析により、フタロニトリル4分子が環化してできたフタロシアニンで構成されていることが分かった。

　偏光顕微鏡観察から高い結晶性をもつこと、粉末X線回折、X線小角散乱、制限視野電子回折による構造解析から、フタロシアニンがアミド同士の水素結合を介して一次元に連結した超分子ポリマーであることが分かった。また、金属塩を共存させると、金属フタロシアニン単独の超分子ポリマーが生成した。

　フタロニトリルの加熱とともに、フタロシアニンの吸収波長700㎚の光吸収が増加。その増加挙動から、フタロシアニンが自己触媒的に生成している可能性が示された。190℃24時間加熱後のフタロシアニン収率は83％で、通常の液相合成の20～25％に比べて極めて高い。これは、ポリマー末端のフタロシアニン上に四つのフタロニトリルが水素結合と双極子相互作用で環状に配列する「自己触媒作用」のためだと考えられる。

　これはリビング重合であり、フタロシアニンと金属フタロシアニンの順番や長さを精密に制御したブロックコポリマーを合成することも可能だ。通常の化学合成では反応を均一にするために大量の溶媒が使われるが、この反応系に溶媒を用いると、これらの特性は発現しない。

　今回の結果は、ポリマーの精密合成に対する先入観を一掃し、持続可能な社会の実現に向けた理想的なポリマー製造プロセスの姿を示すもので、大きなインパクトを与えるものだとしている。

　ランクセスはこのほど、天然資源のみで作られた熱可塑性プラスチック複合素材を開発した。連続繊維強化熱可塑性プラスチック複合素材「テペックス」シリーズの新製品で、化石資源に頼らない生産プロセスにより、バイオベースの再生可能な原材料を使用している。バイオ由来のポリ乳酸を母材とし、天然の亜麻繊維の生地を組み合わせた複合素材で、大規模生産に適した品質レベルでの生産が可能だ。

　亜麻繊維の密度はガラス繊維に比べて大幅に低いため、この複合素材はガラス繊維品に比べて格段に軽量化される。「テペックス」の優れた機械的性能は主に特定方向に配列した連続繊維に基づくが、亜麻繊維を連続繊維強化生地の形で使用することでその特長を発揮し、剛性対重量比は同量のガラス繊維強化素材に匹敵する。

　想定荷重に合わせて複合素材コンポーネントを設計することで、高い強度と剛性が確実に得られる。透明なポリ乳酸と亜麻生地の組み合わせによる天然カーボンファイバーのような茶色の外観は、複合素材全体が天然由来であることを強調し、スポーツ用品などで視覚的な魅力を高める。

　そのほかにも、自動車の内装部品や電子機器の筐体部品などへの応用が考えられる。また、これはクローズドループの素材サイクルの一部であるため、純粋な熱可塑性システムとして完全にリサイクルすることができる。裁断屑や生産廃棄物を再造粒し、単独または非強化あるいは短繊維強化コンパウンドと混合して、簡単に射出・押出成形ができる。

　同社は今後の「テペックス」について、ポリアミド11などの他のバイオベース熱可塑性プラスチックや、他の天然繊維や再生繊維の使用を計画している。