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Development of new toughened epoxy nano-composite using brush-like silane chain

Research Project

Project/Area Number 17K06006
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Polymer/Textile materials
Research InstitutionOsaka Institute of Technology

Principal Investigator

NAKAMURA Yoshinobu  大阪工業大学, 工学部, 教授 (70298800)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 藤井 秀司  大阪工業大学, 工学部, 教授 (70434785)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywordsエポキシ樹脂 / 複合材料 / 界面 / 応力緩和 / シランカップリング剤 / 表面処理 / 破壊靱性 / 耐衝撃性 / シリカ粒子 / 強度 / 強靭性 / 破壊靭性 / ナノコンポジット / ブラシ状シラン鎖
Outline of Final Research Achievements

Surface treatment of inorganic particles with silane coupling agents with reactivity to epoxy resin or hydrocarbon chain was done and incorporated with epoxy resin. The fracture toughness was measured. The surface treatment was useful to improve fracture toughness of epoxy composite. Brush-like hydrocarbon chain on an inorganic surface was found to be useful to improve fracture toughness (namely impact strength) of epoxy composite. Further, it was found that to decrease water absorption of epoxy composite, the hydrocarbon type was more useful than the reactivity type. Two addition methods were compared, a pre-treatment method and an integral blend method in which all components were mixed simultaneously. The integral blend method was determined to be superior to the pre-treatment method for water absorption and mechanical properties, which was contrary to the conventional view.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

エポキシコンポジットは電子材料等で広く使われており,特性向上にシランカップリング剤は汎用されているが,界面の接着だけでなくブラシ状ハイドロカーボン鎖を成長させることでも破壊靱性(=耐衝撃性)が向上することが分った。ハイドロカーボン鎖シランカップリング剤の存在は,エポキシコンポジットの吸水率低減や力学的強度向上にも効果を発現することが分った。また,シランカップリング剤を一括添加するインテグラルブレンド法の効果が高いことが分った。つまり,エポキシコンポジットの特性向上へのシランカップリング剤の使い方は,従来の概念とまったく異なる考え方が効果的で,高性能化への明確な指針を示すことができた。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Effects of silane coupling agent hydrophobicity and loading method on water absorption and mechanical strength of silica particle-filled epoxy resin2020

    • Author(s)
      T. Nakamura, H. Tabuchi, T. Hirai, S. Fujii, Y. Nakamura
    • Journal Title

      Journal of Applied Polymer Science

      Volume: 137 Issue: 17 Pages: 48615-48615

    • DOI

      10.1002/app.48615

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      中村 充,松本 輝,平井智康,藤井秀司,中村吉伸
    • Journal Title

      日本接着学会誌

      Volume: 56

    • NAID

      40022309149

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      中村 充,橋口千聖,寺尾俊輝,真鍋 圭,小池一歩,矢野満明,平井智康,藤井秀司,中村吉伸
    • Journal Title

      日本接着学会誌

      Volume: 56

    • NAID

      40022439582

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      中村 充,平井智康,藤井秀司,中村吉伸
    • Journal Title

      ネットワークポリマー

      Volume: 40 Pages: 170-176

    • NAID

      130007826958

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      堤 亮太,岡田 駿,藤井秀司,中村吉伸
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      Volume: 54

    • NAID

      130007519838

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      R. Tsutsumi, S. Fujii and Y. Nakamura
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      International Journal of Adhesion and Adhesives

      Volume: 印刷中

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      堤 亮太,佐々木凱央,橋口千聖,岡田 駿,藤井秀司,中村吉伸,藤原和子,日笠茂樹
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      日本接着学会誌

      Volume: 54 Pages: 133-140

    • NAID

      130007503224

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      第55回日本接着学会年次大会
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      堤亮太、藤井秀司、中村吉伸
    • Organizer
      第63回高分子研究発表会 神戸
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  • [Book] シランカップリング剤の使い方と応用事例2020

    • Author(s)
      中村吉伸,平井智康,藤井秀司
    • Total Pages
      360
    • Publisher
      サイエンス&テクノロジー株式会社
    • ISBN
      9784864282185
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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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