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接着現象の分子理論

Research Project

Project/Area Number 13J08267
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Organic industrial materials
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

瀬本 貴之  九州大学, 工学府, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords接着 / エポキシ樹脂 / 炭素繊維 / 量子化学 / 計算科学 / 計算化学 / 密度汎関数法 / 水素結合
Outline of Annual Research Achievements

近年、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂を接着させるといった難接着性材料の接着のニーズも高まってきている。例として、poly(p-phenylene sulfide) [PPS] 部品へのエポキシ注型やエポキシモールドへのPPS2次成形など、難接着性のPPSとエポキシの組み合わせが必要な製品開発がなされている。PPSは熱可塑性樹脂で、難接着材として知られている。エポキシ樹脂は熱硬化性樹脂の一種で、構造材料や接着剤として幅広く用いられている。熱可塑性樹脂のpoly(p-phenylene sulfide) [PPS]と熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂との接着機構を大規模な分子動力学計算により理論的に解析した。PPSは結晶化しやすい分子であることを考慮し、アモルファスモデルと結晶表面モデルの両方を作製した。PPS表面の化学構造が接着性に与える影響を調べるため、未処理のPPSとプラズマによって酸化されたPPSのモデルを用いた。分子動力学シミュレーションにより、PPSとエポキシ樹脂との接着界面の構造を得た。PPS-エポキシ樹脂界面での結合としてはファンデルワールス力が支配的であるが、PPSを酸化することで静電相互作用が強まり、結合が強固になることが明らかとなった。続いて,接着界面分離のシミュレーションを行い、界面分離に伴うエネルギーの変化を解析した。界面剥離過程におけるエネルギー変化の曲線を微分することで接着力を求めた。PPSを酸化することで接着応力が大きくなることを示した。さらに、量子力学的モデルを用いて、炭素繊維およびガラス表面とエポキシ樹脂の接着界面における相互作用解析を行い、静電相互作用とファンデルワールス相互作用が界面の接着における重要な役割を果たすことを示した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] 分子動力学計算による樹脂界面の接着機構の解析2015

    • Author(s)
      瀬本貴之、山内毅、吉澤一成
    • Journal Title

      日本接着学会誌

      Volume: 51 Pages: 80-88

    • NAID

      130006138844

    • Related Report
      2015 Annual Research Report 2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Role of Edge Oxygen Atoms on the Adhesive Interaction between Carbon Fiber and Epoxy Resin2013

    • Author(s)
      瀬本貴之・辻雄太・田中宏昌・吉澤一成
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 117 Issue: 47 Pages: 24830-24835

    • DOI

      10.1021/jp407835d

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Molecular study on adhesion phenomena.2015

    • Author(s)
      T. Semoto, K. Yoshizawa
    • Organizer
      PACIFICHEM 2015
    • Place of Presentation
      ハワイコンベンションセンター(アメリカ)
    • Year and Date
      2015-12-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 樹脂界面の接着性に関する理論的研究2015

    • Author(s)
      瀬本 貴之、山内 毅、吉澤 一成
    • Organizer
      第64回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • Year and Date
      2015-05-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 分子動力学計算による樹脂-界面の接着に関する研究2015

    • Author(s)
      瀬本貴之・山内毅・吉澤一成
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学船橋キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 炭素繊維-エポキシ樹脂接着に関する分子理論的研究2014

    • Author(s)
      瀬本貴之・辻雄太・田中宏昌・吉澤一成
    • Organizer
      第63回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2014-05-28
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 炭素繊維-エポキシ樹脂接着に関する分子理論的研究2014

    • Author(s)
      瀬本貴之・辻雄太・田中宏昌・吉澤一成
    • Organizer
      第17回理論化学討論会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2014-05-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 量子化学計算による接着相互作用の解析及び接着強度の評価2014

    • Author(s)
      瀬本貴之
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学東山キャンパス
    • Year and Date
      2014-03-27
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 炭素繊維-エポキシ樹脂界面の接着に関する分子論的研究2013

    • Author(s)
      瀬本貴之
    • Organizer
      第7回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      京都テルサ
    • Year and Date
      2013-09-29
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 金属/エポキシ樹脂界面の接着に関する分子理論的研究2013

    • Author(s)
      瀬本貴之
    • Organizer
      第62回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      京都国際会議場
    • Year and Date
      2013-05-29
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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