Molecular design of polymer dispersants for the improvement of toughness of cellulose nanofiber-reinforced resin composite materials
| Project/Area Number |
19K05600
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 35020:Polymer materials-related
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2020-2021)
Kyoto University (2019) |
|---|
Principal Investigator |
Sakakibara Keita 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20618649)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
|
| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
|
|---|
| Keywords | セルロースナノファイバー / 高分子分散剤 / ボトルブラシ / 蛍光 / 樹脂複合材料 / 溶融混練 / 複合材料 / 強靭 / 高分子添加剤 / リビングラジカル重合 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
セルロースナノファイバー（CNF）強化による樹脂材料の軽量化に大きな期待が集まる中、私たちは、高分子分散剤を用いたアプローチでCNFの分散化とCNF樹脂界面の補強に取り組んでいる。これまでに、高密度ポリエチレンを対象にCNF補強を遂行し、弾性率や強度の面では世界トップレベルの性能を実現したが、トレードオフの関係にある靭性が大きく減少した。本研究では、分散剤による界面制御の観点から、剛性と靭性を両立したCNF強化樹脂複合材料を追及する。CNF/樹脂界面に焦点を当てたアプローチを採用し、大変形に対して分散剤被覆CNFを界面で滑らせる（力学エネルギーを熱エネルギーに散逸する）方策を採る。
|
| Outline of Final Research Achievements |
Cellulose nanofiber (CNF) has attracted much attention as a reinforcing filler for polymer composite materials. In most cases, the drop in toughness for the CNF-reinforced composites is crucial. The purpose of this study is to improve the dispersion, nano-fibrillation, and toughness in the CNF-reinforced polymer composites through the interfacial control between CNF and polymer matrices by well-designed polymer dispersants. Firstly, fluorescent-labeled diblock copolymers were synthesized and successfully used for the visualization of CNF in polyethylene, identifying some processing issues. Secondly, bottlebrush-type dispersants were synthesized and used for the CNF / polypropylene (PP) composites. As a result, the bottlebrush exhibited similar properties as well-used maleic anhydride grafted PP.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
セルロースナノファイバー（CNF）による樹脂補強に関する研究開発において、様々な界面制御手法が提案されてきた。本研究では、制御ラジカル重合技術を活用し、CNF強化樹脂の靭性向上に必要なCNFの分散・解繊状態やネットワーク構造を把握する手法を開発したとともに、ボトルブラシ分散剤を提案し、その可能性を広げた点は意義深いと考える。最近注目を集める部分ナノ化CNFを用いた複合材やリサイクル樹脂への適用も可能と考える。今後、本研究の成果が、CNFの社会実装の一助となることを期待する。
|
Report
(4 results)
Research Products
(13 results)
