植物油脂を利用した形状記憶複合材料の開発

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K05996
• Research Institution: Teikyo University of Science & Technology
• Principal Investigator: 辻本 敬 帝京科学大学, 生命環境学部, 准教授 (90425041)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 高分子材料 / バイオベースポリマー / 形状記憶材料 / 植物油脂

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は再生可能な植物油脂から形成されるソフトネットワークを利用し、他の高分子と複合化することで形状記憶性を有するバイオベース複合材料を開発することである。
令和元年度は植物油脂として主にエポキシ化大豆油を用い、ポリ塩化ビニルとの複合化を行った。テトラヒドロフラン中でエポキシ化大豆油とポリ塩化ビニルを任意の割合で混合し、重合開始剤を添加した。キャスト法により溶媒を留去した後、加熱により架橋反応を進行させて透明な複合材料を得た。示差走査熱量分析を行った結果、油脂ネットワークとポリ塩化ビニルに由来するガラス転移がそれぞれ観察され、分子レベルでは両者が非相溶であることがわかった。エポキシ化大豆油とポリ塩化ビニルの組成の異なる複合材料を形状記憶性能の評価を行ったところ、いずれの複合材料でも形状回復温度に変化はなかった。一方、形状の回復は油脂成分の割合が増加するにつれて速くなった。ポリ塩化ビニルの成分の割合が極端に低い場合には一時的な形状であるTemporary shapeを維持できず、形状記憶性は発現しなかった。
油脂成分としてエポキシ化大豆油よりもオキシラン環の数が多いエポキシ化アマニ油を用いた場合にも複合材料は得られた。動的粘弾性測定により、エポキシ化大豆油を用いた場合と比較し、エポキシ化アマニ油を用いた複合材料では架橋密度が高く、ガラス転移温度も高いことが確認された。また、形状回復温度も高温側へシフトし、速やかに形状回復することがわかった。以上のことから油脂のソフトネット―ワークは形状回復、ポリ塩化ビニルは形状固定を担っていることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

概ね予定通りではあるが、第三成分を含む複合材料の性能・機能の調査については現在進行中である。

Strategy for Future Research Activity

第三成分を含む複合材料の性能・機能の調査を行い、２段階形状記憶材料の開発を行う。

Causes of Carryover

植物油脂を用いた形状記憶材料を作成しているが、油脂種が形状回復性能に大きく影響することがわかった。そのため、当初予定になかった油脂を使用した材料を開発しており、再現性の確認が必要になった。遅延は生じているが研究自体は順調である。有機試薬や溶媒、ガラス器具の購入を予定している。