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Preparation of significantly toughened thermosetting resins based on a novel method to construct interpenetrating network structures

Research Project

Project/Area Number 19H02772
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 35020:Polymer materials-related
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

Oyama Toshiyuki  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (30313472)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 所 雄一郎  防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 助教 (80709692)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2019: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Keywords熱硬化性樹脂 / 半相互侵入高分子網目 / semi-IPN / 相互侵入高分子網目 / IPN / 相互侵入高分子網目構造 / シアナート樹脂 / Diels-Alder反応 / 相互侵入網目構造
Outline of Research at the Start

高密度のネットワーク状分子構造を有する高分子である熱硬化性樹脂は、その構造に由来する高い強度や耐熱性など有しているが脆いという欠点をもつため、その改善(=強靭化)が強く求められている。2種類のネットワークが分子レベルで絡み合った「IPN構造」の実現により強靭化が達成できると期待されているが、高密度ネットワークのIPN構造を構築する手法は確立されていない。よって本研究では、従来とは異なる発想に基づくIPN構築法を新たに開発し、強靭性が飛躍的に向上した熱硬化性樹脂を創出する。

Outline of Final Research Achievements

We proposed a novel construction method of semi-interpenetrating polymer network (semi-IPN) structures in which highly crosslinked network polymers of thermosetting resins and linear polymers are interpenetrated at the molecular level. We designed and synthesized monomers to realize this concept and prepared linear polymers using these monomers. Curing thermosetting resins in the presence of the synthesized linear polymers afforded cured products having semi-IPN structures. The obtained cured products were found to have better mechanical properties than those prepared not using the monomers designed and synthesized in this study.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

架橋度が低いネットワークポリマー(ゲルなど)では、2種のネットワークが互いに絡み合った構造の形成により大幅な強靭化が実現されているが、架橋度が高いネットワークポリマーである熱硬化性樹脂ではこれまで「互いに絡み合った構造」の一般的な構築法が存在しなかった。本研究は、熱硬化性樹脂における「互いに絡み合った構造」の構築法を提案・実現した初めての例であり、高い学術的意義を有している。また、本研究の手法は産業分野で多く使用されている熱硬化性樹脂に広く適用可能なものであるため、その社会的意義も大きい。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 7 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Curing acceleration of cyanate ester resin by a phenolic compound having a tertiary amino group at the ortho-position2020

    • Author(s)
      Keisuke Izu, Yuichiro Tokoro, Toshiyuki Oyama
    • Journal Title

      Polymer Journal

      Volume: 52 Issue: 11 Pages: 1245-1252

    • DOI

      10.1038/s41428-020-0380-3

    • NAID

      120006880870

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Simultaneous improvement of mechanical properties and curing temperature of cyanate ester resin by in situ generated modifier polymer having phenolic OH group2020

    • Author(s)
      Keisuke Izu, Yuichiro Tokoro, Toshiyuki Oyama
    • Journal Title

      Polymer

      Volume: 202 Pages: 122611-122611

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2020.122611

    • NAID

      120006950835

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 新規改質法および分子設計に基づく熱硬化性樹脂の高性能化2022

    • Author(s)
      大山俊幸
    • Organizer
      日本接着学会中部支部 2021年度接着講座マスターコース
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 新たな改質法と分子設計による熱硬化性樹脂の高性能化2022

    • Author(s)
      大山俊幸
    • Organizer
      秋田地区・高分子学会東北支部講演会
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      2021 Annual Research Report
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  • [Presentation] 新規モノマーを用いたin situ重合法による半相互侵入ネットワーク(semi-IPN)型熱硬化性樹脂の合成2022

    • Author(s)
      塩崎将司,大山俊幸
    • Organizer
      精密ネットワークポリマー研究会 第15回若手シンポジウム
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 新たな分子設計と改質手法に基づく熱硬化性樹脂の高性能化2021

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      大山俊幸
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      21-1 ポリマーフロンティア21
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      2021 Annual Research Report
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  • [Presentation] 新たな分子設計と強靭化手法に基づく熱硬化性樹脂の高性能化2021

    • Author(s)
      大山俊幸
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      第272回ゴム技術シンポジウム
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  • [Presentation] 新規モノマーを用いたin situ重合法による半相互侵入ネットワーク型熱硬化性樹脂の合成2021

    • Author(s)
      塩崎将司,大山俊幸
    • Organizer
      第70回高分子討論会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 新たな分子設計と改質手法に基づく熱硬化性樹脂の強靭化および高耐熱化2021

    • Author(s)
      大山俊幸
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      エポキシ樹脂技術協会 第48期第3回特別講演会
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      2021 Annual Research Report
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  • [Presentation] ネットワーク構造-直鎖ポリマー間の結合形成と切断を利用した半相互侵入ネットワーク型熱硬化性樹脂の創出2020

    • Author(s)
      大山俊幸,土屋聖人,所雄一郎
    • Organizer
      第69回高分子討論会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 改質剤ポリマーの新規構築法を基盤とした熱硬化性樹脂の高性能化2020

    • Author(s)
      大山俊幸
    • Organizer
      第29回ポリマー材料フォーラム
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      2020 Annual Research Report
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  • [Presentation] 改質剤ポリマーのin situ生成に基づく熱硬化性樹脂の強靭化2019

    • Author(s)
      大山俊幸
    • Organizer
      第53回ナノ構造ポリマー研究会
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      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] エポキシ樹脂硬化物、エポキシ樹脂硬化物の製造方法及びエポキシ樹脂組成物2020

    • Inventor(s)
      大山俊幸,所雄一郎,梅谷世龍
    • Industrial Property Rights Holder
      大山俊幸,所雄一郎,梅谷世龍
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] エポキシ樹脂、エポキシ樹脂硬化物及びエポキシ樹脂組成物2020

    • Inventor(s)
      大山俊幸,所雄一郎,梅谷世龍
    • Industrial Property Rights Holder
      大山俊幸,所雄一郎,梅谷世龍
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Overseas

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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