東京大學等以植物原料開發出具有史上最高耐熱性的塑膠

 

刊登日期:2020/11/19
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東京大學於日前發表與北陸先端科學技術大學院大學、神戶大學、筑波大學成功地利用生物質,共同開發出超高耐熱性塑膠,且透過新聚合物設計,達到了塑膠史上最高的耐熱性。

一般生質由來的塑膠耐熱性較低,用途有所受限;而具有高耐熱性的芳香族類聚合物,原料則都是石油由來的芳香族化合物,雖然目前有在評估天然芳香族聚合物「木質素(Lignin)」的利用可能性,但在製作高耐熱性塑膠上仍有諸多困難。

研究團隊將焦點放在具有高耐熱性的「聚苯並咪唑(Polybenzimidazole; PBI)」,並且開發出基因改造微生物,可有效率地生產PBI原料的芳香族化合物。此外,研究團隊也開發了一項可將非可食用生物質的紙漿予以有效率地酵素性糖化(Enzymatic Saccharification),製造出含有高濃度葡萄糖之糖化液的生產系統。另外利用化學品進行評估的結果,開發了PBI薄膜的製作法。於此同時,發現耐熱性因為PBI原料與芳香族聚醯胺纖維(Aramid Fiber)原料的共聚合而大幅提升,進而製作出DABA:ABA=85:15的共聚物,重量可減少10%、溫度超過740℃,且為史上最高耐熱溫度的塑膠薄膜。

最終而言,研究團隊證明可以利用紙漿糖化液,從發酵生產的芳香族化合物製作出具有同等性質的PBI薄膜,並且成功地建構了超高耐熱性PBI薄膜從紙漿開始一貫生產的製程原型(Prototype)。

新開發的超高耐熱性生質PBI在強度、輕量性上也相當優異,可望應用於各類用途。由於耐熱性極高,不會因為鋁、鎂、鋅、錫等輕量金屬的熔點產生分解,故可與這些輕量金屬進行熔融複合化。預期可應用於汽車車體、建築構件、驅動部位周邊材料、航太機器零組件等用途,並可望對脫石油化、推動低碳社會有所貢獻。


資料來源: https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/press/2020/10/14-1.html
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