2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of new toughened epoxy nano-composite using brush-like silane chain
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17K06006
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中村 吉伸 大阪工業大学, 工学部, 教授 (70298800)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤井 秀司 大阪工業大学, 工学部, 教授 (70434785)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | エポキシ樹脂 / 複合材料 / 界面 / 応力緩和 / シランカップリング剤 / 表面処理 / 破壊靱性 / 耐衝撃性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
無機粒子充てんエポキシ樹脂の耐衝撃性を向上させるために，鎖長の異なるハイドロカーボン鎖またはフルオロカーボン鎖を有するシランカップリング剤で球状シリカ粒子の表面処理を行い，エポキシ樹脂に充てんしコンポジットを作製した。ハイドロカーボン型は3-プロピルトリメトキシシラン(PTMS)，デシルトリメトキシシラン(DTMS)，オクタデシルトリエトキシシラン(ODTES)，フルオロカーボン型はトリフルオロプロピルトリメトキシシラン(F3PTMS)と1H, 1H, 2H, 2H-パーフルオロデシルトリエトキシシラン(F17DTES)を用いた。比較のためにエポキシ樹脂との反応性を有し，汎用されている3-グリシドキしプロピルトリメトキシシラン(GPTMS)と3-アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)を比較した。これらを結合型とした。エポキシコンポジットの曲げ強度(曲げ強度)，破壊靱性(KIC)，吸水性等を測定した。曲げ強度は結合型が高かった。破壊靱性は，結合型とハイドロカーボン型で高かったが，両系で強靱化メカニズムが異なり，前者は界面を剥離させるエネルギー吸収の効果，後者はクラックを迂回させるエネルギー吸収であった。エポキシコンポジットの耐衝撃性と破壊靱性は相関があることを既に報告している(Y. Nakamura他, Polym. Polym. Compos., 5, 493 (1997))。ブラシ状シランカップリング剤鎖がエポキシコンポジットの耐衝撃性向上に有効であることが分った。
また，当初の計画以外のつぎの成果が得られた。シランカップリング剤は工業的にはインテグラルブレンド法(コンポジット作製時に他の成分と一括混合する)で加えられる場合が多いが，この方法でも効果が高いこと，コンポジットの吸水率低減にはハイドロカーボン型が優れることが明らかになった。
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