| Project/Area Number |
21K05146
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34030:Green sustainable chemistry and environmental chemistry-related
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
SAKAI Wataru 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 教授 (70263176)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 高分子劣化 / 自動酸化反応 / ラジカル反応 / 電子スピン共鳴 / ケミルミネッセンス / ポリプロピレン / ナイロン / 自動酸化劣化 / 劣化 / 高分子材料 / ケミルミネッセンス（CL） / 電子スピン共鳴（ESR） / ラジカル |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、高分子材料を加熱したときに起こる酸化劣化の、これまで直接的に調べられなかった中間の反応経路をより詳しく解明することを目的として、材料の酸化状態を分析できるケミルミネッセンス（CL）測定と、短寿命ラジカル種を分析できるスピントラップ-電子スピン共鳴（ST-ESR）測定とを同時に行う手法を独自に構築し、高分子材料の加熱中に生じる過酸化物質およびラジカル反応中間体の挙動の相関性を詳しく調べるものである。本研究を通じて得られる成果は、高分子材料の寿命を原因療法的かつ能動的に制御するための重要な基礎情報であり、サステナブル社会の実現のために必要不可欠な知見となる。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, a CL-ST-ESR technique that simultaneously performs a chemiluminescence (CL) measurement to analyze peroxidation and a spin-trapping-electron spin resonance (ST-ESR) measurement to analyze short-lived radical species was developed, and the relationship of peroxidants and radical intermediates during the thermo-oxidative degradation of polymer materials was investigated in detail. As a result, a correlation between the formation of peroxidation-derived oxyradicals and carbonyl radicals and CL luminescence in polypropylene was found, and in nylon, the thermo-oxidation radical reactions in the practical temperature range and identified the sites of peroxidation were successfully measured. This method enables the analysis of thermo-oxidative degradation reactions of polymer materials that have not been directly observed before, and is expected to be applied more in the future.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
高分子材料の劣化反応は主にラジカル反応を介して起こるとされているが、その中間体を直接観察した研究例はほとんどなく、これまでは劣化後の状態から帰納的に分析して反応経路が推測されてきた。本研究は、高分子材料の実際の使用環境下で起こる熱酸化劣化を直接的に観察することを目的として、反応途中に生じる短寿命ラジカル種および過酸化状態を同時に調べることのできる手法CL-ST-ESR法を開発し、いくつかの高分子材料の熱酸化劣化を研究対象として、この有用性を実証することができた。本手法は非常に高感度で直接的な反応解析が可能であり，従来は分析が行えなかった領域の情報を得るための手段となることが大いに期待される．
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