新開發的生物塑料的成形品和顆粒
新的生物塑料的一些特性如韌性、耐沖擊性及耐熱性等不亞于聚乳酸。該公司計劃繼續發展電子設備材料領域的生物塑料材料研究,爭取在2013年內實用化。
稻草秸稈(纖維素)和腰果(腰果酚)為原料。照片中的腰果為模型。
新的生物塑料的主要原料是植物莖中的纖維素和腰果殼中的腰果酚。具體的生成工序是:使利用醋酸提高了活性的纖維素(醋酸纖維素)以及通過生成和重整提高了活性的腰果酚,在有機溶劑中發生反應。由此獲得可加熱熔融的塑料。進行反應時,添加了提高密度的物質。該公司未具體公布該添加劑的詳細情況,不過已經得知是一種在苯環上帶有高活性官能團的物質。該公司認為,纖維素也好腰果酚也好,在產量上都有保證,是一種可以穩定供應的原料。
醋酸纖維素(鏡頭前面)和變性腰果酚
醋酸纖維素是一種已經實用的生物塑料。主要用于制作照片和電影膠片,以及顯示器用偏光薄膜等。不過,為了獲得可塑性,必須大量添加源自石油的增塑劑,而且還需要提高強度和耐熱性的添加劑,因此植物度為40%左右。另外,由于耐水性較低(吸水性較高),因此不適合用于電子產品的機殼,用途僅限于前面提到的薄膜材料。
腰果殼(左側)以及從中獲得的腰果酚
新材料采用了源自植物的腰果酚代替增塑劑,因此可以實現高達70%的植物度。另外,與在生物塑料中得到普及的PLA相比,雖然PLA本身的植物度為100%,但是在用于構造部材中時,為了改善強度和流動性等,會添加源自石油的塑料,多數情況下的實際植物度為25%左右。因此,NEC認為新材料在植物度這一點上比PLA占有優勢。
纖維素原料
不過,新材料在流動性和阻燃性上尚存在一些問題,今后如果為了改善這些問題而采用添加劑的話,植物度有可能會下降。另一方面,從植物中提取為了重整纖維素而使用的醋酸的研究也在推進之中,如果取得成功的話,將有望將植物度提高至近90%。
在有機溶劑中合成(左側)。右側是合成獲得的塑料。
腰果酚是一種苯酚類物質,直鏈碳氫化合物在羥基的附近結合。由于該部分的存在,給材料帶來了疏水性和柔性。現已作為汽車用制動器的摩擦力調整材料、涂料以及絕緣材料的添加劑等,但目前的現狀是并未使用腰果殼的全部,殼的大部分被用作了燃料。
NEC今后將進一步致力于該材料物性的改善和量產技術的確立。目前只是研究室級別的合成反應,還計劃開發可以進行高效合成的工藝。設想在量產時與材料廠商進行合作。