Functionalization of high strength fiber by introduction of ionic functional group

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K12320
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute
• Principal Investigator: 榎本 一郎 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 事業化支援本部多摩テクノプラザ複合素材開発セクター, 主任研究員 (10462970)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 唐木 由佑 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 事業化支援本部多摩テクノプラザ複合素材開発セクター, 副主任研究員 (70587427) ; 武田 浩司 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 事業化支援本部多摩テクノプラザ複合素材開発セクター, 副主任研究員 (20560163) ; 高橋 俊也 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 事業化支援本部多摩テクノプラザ電子・機械グループ, 副主任研究員 (10614555)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 染色加工 / 表面処理 / 表面解析

Outline of Annual Research Achievements

高強度ポリエチレン繊維及びフィルムをフッ素ガスにより処理し、表面解析を行った。フッ素ガスでは親水化処理及びスルホン化処理を行い、スルホン化処理で表面の化学組成が大きく変化した。表面解析にはXPSを用いた。C-C（炭素）の結合エネルギーを285eVに補正してピーク分離を行い、C-O、C=O、C－Fに分離してそれぞれの組成比率を求めた。最表面ではC-C及びC－O結合がそれぞれ3割ほどでC-F結合も1割程度組成していることが確認できた。
表面処理した繊維及びフィルムにカチオン系ウレタン樹脂と水溶性ナイロン樹脂を塗布して洗浄試験により密着性を調べた。FT-IRで洗浄前後のスペクトルを比較したところ、カチオン系ウレタン樹脂を塗布した試験片では、親水化処理及びスルホン化処理共に密着性が良かった。水溶性ナイロン樹脂を塗布した試験片は、洗浄後多少樹脂の離脱が見られた。これは併用した硬化性樹脂の性能によるものと考える。
別途、原子間力顕微鏡を利用し、カンチレバーを化学修飾してスルホン化処理フィルムの表面を観察した。カンチレバーそのものを処理することで、同一試験片でありながら、表面構造の大きく異なる画像が得られた。化学修飾したカンチレバーはプラズマ処理して作成したものであり、表面にOH基が形成されていると思われるが、未処理フィルム及びスルホン化処理フィルム共に微細な凹凸を捉えている。斥力または引力による効果を期待しての化学修飾であったが、更なる考察が必要となる。