2017 Fiscal Year Research-status Report
自己修復能を持つ金属防食用ポリウレタン塗膜の定量的性能評価
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16K06756
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| Research Institution | Asahikawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
千葉 誠 旭川工業高等専門学校, 物質化学工学科, 准教授 (80390384)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安住 和久 北海道大学, 工学研究院, 教授 (60175875)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 防食 / 塗膜 / 自己修復 / 表面処理 / マイクロカプセル / 機能性表面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属材料の防食のため広く用いられている塗装だが，塗膜に微細な欠陥が生じると，局部腐食が発生し，金属材料に致命的な損害が生じる.このため，我々の研究グループでは，長期間にわたり欠陥のない健全な状態を保つことができる自己修復性ポリウレタン防食塗膜の開発を目指し，研究をおこなっている.
我々の研究グループで開発している塗膜の自己修復機構は以下である.まず，高反応性液相を内包したカプセルを均一分散させた塗膜を金属材料基盤上に形成する.こうすることで，塗膜に微小な欠陥が生じると同時に塗膜中のカプセルも割れ，中に含まれる高反応性液相が外部に流出する.これが空気中の水分や酸素などとすみやかに反応し，塗膜を再生させるというものである.このため，塗膜の自己修復には分散させるカプセルの形状，ならびに内部構造が大きく影響すると予想される.すなわち，カプセル形状が均一であり，内部に十分な量の修復剤を有していることが重要であると考えられる.
このようなカプセルの合成法として，次のようなものが考えられる.まず，激しく撹拌したポリオール‐界面活性剤水溶液に，ポリウレタン前駆体であるプレポリマーを滴下するとプレポリマーは油相であるためエマルジョンが形成する.さらに油相/水相界面でのみプレポリマーとポリオールが反応すると，ポリウレタンシェルに修復剤を内包したカプセルが合成される.
今年度はこのように合成したカプセルを分散させた塗膜を合成し，この自己修復能について SEM を用いた表面観察，ならびにEIS を用いた電気化学的手法により評価した．この結果，自己修復性塗膜を金属材料表面に形成することで傷などの欠陥が生じた際にも高い耐食性を維持できることが明らかとなった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は塗膜の自己修復能をEISを用い定量的な評価をおこなった．この結果，自己修復が実際に起きていることを電気化学的に確認することに成功し，また，このような塗膜を金属材料表面に形成することで傷などの欠陥が生じた際にも高い耐食性を維持できることが明らかとなった．これらの結果は国際誌3報，国内誌1報，および国際学会で1件，国内学会で2件の発表をおこなっている.
上記より本研究テーマ全体として評価すると概ね順調に進展していると考えられる.
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度の研究により自己修復性塗膜の修復能を定量的に評価することに成功した.今後は，より高い修復能を有する塗膜作成に向け，カプセル合成条件の最適化を行う予定である．具体的にはカプセルシェル合成に用いるプレポリマーに熱処理を加えることで自己修復能が向上する兆しが見られており，この処理方法の最適化を中心に研究を進展させる予定である．
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| Causes of Carryover |
本校実習工場職員の協力が得られたため，２年目に購入予定であった電気化学セルを自作したため，物品費の大幅削減ができた．一方で研究成果が充実により旅費が大きくなったがトータルで見ると，あまり大きな額ではないが残金が生じた．これについては次年度使用予定である．
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