JP7425877B2 - バクテリアセルロース/ポリウレタン複合材料及びその製造方法 - Google Patents
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Description
バクテリアセルロースミクロフィブリルを有機溶剤交換処理して、濃度の異なるバクテリアセルロースミクロフィブリルの複合物であって、複合物Aの重量部を100wt%とする場合に、完全に脱水されたバクテリアセルロースミクロフィブリル30~50wt%と残部の有機溶剤を含む複合物Aと、複合物Bの重量部を100wt%とする場合に、水を5~10wt%含む部分的に脱水されたバクテリアセルロースミクロフィブリル15~30wt%と残部の有機溶剤を含む複合物Bを得ることと、
複合物Aと複合物Bを体積比1:(2~5)で混合し、オイルバスの条件でポリマーポリオールとジイソシアネート類化合物を重量比1:(0.1~0.2)で、前記ポリマーポリオールが前記複合物Aと前記複合物Bとの合計の重量の20%~60%を占めるように添加して、付加重合反応を行うことによりバクテリアセルロース/ポリウレタンフォーム複合プレポリマーを得、それを硬化してバクテリアセルロース/ポリウレタン複合材料を得ることと、
を含むバクテリアセルロース/ポリウレタン複合材料の製造方法を提供する。
バクテリアセルロースを精製する方法は、
バクテリアセルロースにおけるバクテリアタンパク質及びセルロース膜に粘着している残留培地を除去するように、70℃~100℃の温度で、バクテリアセルロースを質量分率で4%~8%の水酸化ナトリウム水溶液において4~6h洗浄し、更に中性になるまで蒸留水で繰り返しフラッシングし、精製後のバクテリアセルロースを得ることを含む。
バクテリアセルロースミクロフィブリルを無水エタノールに浸漬させ、浸漬時間を8~12hに制御することで完全に脱水されたバクテリアセルロースミクロフィブリルを得、浸漬時間を3~6hに制御することで部分的に脱水されたバクテリアセルロースミクロフィブリルを得ることと、
完全に脱水されたバクテリアセルロースミクロフィブリルを有機溶剤に48~72h浸漬し、複合物Aを得ることと、
部分的に脱水されたバクテリアセルロースミクロフィブリルを有機溶剤に12~48h浸漬し、複合物Bを得ることと、
を含むものである。
バクテリアセルロース/ポリウレタンフォーム複合プレポリマーに硬化助剤を添加し、均一に撹拌した後、ジイソシアネート類化合物と水を添加し、均一に撹拌して混合物を得た後、硬化してバクテリアセルロース/ポリウレタン複合材料を得ることである。
前記触媒は、トリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン、ジブチルスズジラウレートおよびオクタン酸第一スズの1種又は複数種の組み合わせを含み、
前記孔形成剤は、ポロジェンシリコーンオイル、シリコーンオイル6070及びポリブタジエングリコールの1種又は複数種の組み合わせを含み、
前記安定剤は、シリコーン界面活性剤、ココアンホ酢酸ナトリウム、ラウロアンホ酢酸ナトリウムおよびラウロアンホ二酢酸二ナトリウムの1種又は複数種の組み合わせを含む。
(1)本発明は、バクテリアセルロースナノ繊維ミクロフィブリルをポリウレタンフォーム材料と複合させることにより、複合材料の力学性能を著しく向上させることができ、バクテリアセルロースナノ繊維表面にある大量な水酸基で、複合材料の親水性能及び吸水能力を効果的に増強させるとともに、バクテリアセルロースの良好な組織親和性が、ポリウレタン材料の生体適合性を改善できる。
本実施例は、以下のステップを含むバクテリアセルロース/ポリウレタン複合材料の製造方法を提供した。
本実施例は、以下のステップを含むバクテリアセルロース/ポリウレタン複合材料の製造方法を提供した。
本実施例は、以下のステップを含むバクテリアセルロース/ポリウレタン複合材料の製造方法を提供した。
本実施例は、以下のステップを含むバクテリアセルロース/ポリウレタン複合材料の製造方法を提供した。
本実施例は、以下のステップを含むバクテリアセルロース/ポリウレタン複合材料の製造方法を提供した。
本実施例は、以下のステップを含むバクテリアセルロース/ポリウレタン複合材料の製造方法を提供した。
実施例で製造されたバクテリアセルロース/ポリウレタン複合材料について、以下のような性能テストを行った。
その結果、本発明において上記実施例で製造されたバクテリアセルロース/ポリウレタン複合材料は、細胞毒性が2級未満であり、皮膚アレルギー反応や皮内刺激反応がなく、良好な生体安全性を有することが明らかになった。
Claims (18)
- バクテリアセルロースミクロフィブリルを有機溶剤交換処理して、濃度の異なるバクテリアセルロースミクロフィブリルの複合物であって、複合物Aの重量部を100wt%とする場合に、完全に脱水されたバクテリアセルロースミクロフィブリル30~50wt%と残部の有機溶剤を含む複合物Aと、複合物Bの重量部を100wt%とする場合に、水を5~10wt%含む部分的に脱水されたバクテリアセルロースミクロフィブリル15~30wt%と残部の有機溶剤を含む複合物Bを得ることと、
複合物Aと複合物Bを体積比1:(2~5)で混合し、オイルバスの条件でポリマーポリオールとジイソシアネート類化合物を重量比1:(0.1~0.2)で、前記ポリマーポリオールが前記複合物Aと前記複合物Bとの合計重量の20%~60%を占めるように添加して、付加重合反応を行うことによりバクテリアセルロース/ポリウレタンフォーム複合プレポリマーを得、それを硬化してバクテリアセルロース/ポリウレタン複合材料を得ることと、
を含む、バクテリアセルロース/ポリウレタン複合材料の製造方法。 - 更に、アセトバクターキシリナム、リゾビウム属、スポロサルシナ属、シュードモナス属、アクロモバクター属、アルカリゲネス属、アエロバクター属及びアゾトバクター属の1種または複数種の組み合わせを含む菌株を発酵して得られたバクテリアセルロースを精製・均質化処理してバクテリアセルロースミクロフィブリルを得ることを含む、請求項1に記載の方法。
- 更に、菌株を発酵して得られたバクテリアセルロースを精製・均質化処理してバクテリアセルロースミクロフィブリルを得ることを含む方法であって、
バクテリアセルロースを精製する方法として、バクテリアセルロースにおけるバクテリアタンパク質及びセルロース膜に粘着している残留培地を除去するように、70℃~100℃の温度で、バクテリアセルロースを質量分率で4%~8%の水酸化ナトリウム水溶液において4~6h洗浄し、更に中性になるまで蒸留水で繰り返しフラッシングし、精製後のバクテリアセルロースを得ることを含む、請求項1に記載の方法。 - バクテリアセルロースを均質化処理する方法として、高速分散機にて5000~25000rpmの回転速度で精製後のバクテリアセルロースを5~10min均質化させ、バクテリアセルロースミクロフィブリルを得ることである、請求項3に記載の方法。
- 前記バクテリアセルロースミクロフィブリルは、長さが0.1~10μmであり、直径が50~100nmである、請求項1に記載の方法。
- 前記有機溶剤交換処理の方法は、
バクテリアセルロースミクロフィブリルを無水エタノールに浸漬させ、浸漬時間を8~12hに制御することで完全に脱水されたバクテリアセルロースミクロフィブリルを得、浸漬時間を3~6hに制御することで部分的に脱水されたバクテリアセルロースミクロフィブリルを得ることと、
完全に脱水されたバクテリアセルロースミクロフィブリルを有機溶剤に48~72h浸漬し、複合物Aを得ることと、
部分的に脱水されたバクテリアセルロースミクロフィブリルを有機溶剤に12~48h浸漬し、複合物Bを得ることと、
を含むものである、請求項1に記載の方法。 - 前記有機溶剤は、エチルグリコールアセテート、酢酸エチル、ブチロラクトン、酢酸及びアセトンの1種又は複数種の組み合わせを含む、請求項1に記載の方法。
- 付加重合反応を行う条件としては、70℃~80℃で、恒温のオイルバスにおいて、反応時間60~90minとする、請求項1に記載の方法。
- 前記ポリマーポリオールは、ポリエチレングリコール、ポリプロピレンオキシド、プロピレングリコール及びジエチレングリコールの1種又は複数種の組み合わせを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記バクテリアセルロース/ポリウレタンフォーム複合プレポリマーを硬化する方法は、バクテリアセルロース/ポリウレタンフォーム複合プレポリマーに、バクテリアセルロース/ポリウレタンフォーム複合プレポリマーの使用量の0.5~2.6wt%となる量で硬化助剤を添加し、均一に撹拌した後、ジイソシアネート類化合物と水を、使用量の比(20~40):(2~5)で添加し、均一に撹拌して混合物を得、その後、硬化して、バクテリアセルロース/ポリウレタン複合材料を得ることであり、
硬化中、前記ジイソシアネート類化合物の使用量は前記ポリマーポリオールの使用量の20%~50%である、請求項1に記載の方法。 - 前記ジイソシアネート類化合物は、トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート及びイソホロンジイソシアネートの1種又は複数種の組み合わせを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記硬化助剤は触媒、孔形成剤と安定剤を含む、請求項10に記載の方法。
- 前記触媒は、トリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン、ジブチルスズジラウレート及びオクタン酸第一スズの1種又は複数種の組み合わせを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記孔形成剤は、ポロジェンシリコーンオイル、シリコーンオイル及びポリブタジエングリコールの1種又は複数種の組み合わせを含み、請求項12に記載の方法。
- 前記安定剤は、シリコーン界面活性剤、ココアンホ酢酸ナトリウム、ラウロアンホ酢酸ナトリウム及びラウロアンホ二酢酸二ナトリウムの1種又は複数種の組み合わせを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記触媒の使用量はバクテリアセルロース/ポリウレタンフォーム複合プレポリマーの使用量の0.3~1.5wt%であり、
前記孔形成剤の使用量はバクテリアセルロース/ポリウレタンフォーム複合プレポリマーの使用量の0.1~1wt%であり、
前記安定剤の使用量はバクテリアセルロース/ポリウレタンフォーム複合プレポリマーの使用量の0.1~0.5wt%である、請求項12に記載の方法。 - 孔径100~500μm、孔隙率70%~90%、厚み0.5~1cmである大孔層と、
孔径10~80μm、孔隙率60%~80%、厚み0.1~0.3cmである微細孔層と
の少なくとも二層の構造を含む、バクテリアセルロース/ポリウレタン複合材料。 - バクテリアセルロースミクロフィブリルの複合材料に占める質量分率が20~40wt%である、請求項17に記載のバクテリアセルロース/ポリウレタン複合材料。
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