2006 Fiscal Year Annual Research Report
エポキシ樹脂複合材料の力学的特性に及ぼす混合シリカ粒子分散効果の影響
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18560072
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
足立 忠晴 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助教授 (20184187)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒木 稚子 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助手 (40359691)
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| Keywords | 粒子充填複合材料 / ナノシリカ粒子 / エポキシ樹脂 / 力学的特性 / 粒子分散 / 粒子混合率 / ガラス転移温度 |
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| Research Abstract |
シリカ粒子充填エポキシ樹脂の力学的特性に及ぼす粒径240nmのナノシリカ粒子および粒径1.56μmのマイクロシリカ粒子の混合充填の影響をまず実験的に明らかにするとともに粒子分散モデルの解析を行い力学モデルの検討を行った.
Ouchiyama ＆ Tanakaモデルにより基づいてナノおよびマイクロシリカ粒子を混合充填したエポキシ樹脂の粘弾性特性を粒子充填モデルにより考察した.その結果,粘弾性特性はすべての温度領域において体積含有率に支配され,Nielsenの複合則でほぼ近似できるが,ガラス転移温度以下ではナノ粒子を混合することで貯蔵弾性率を低下させる効果があること,ガラス転移温度以上では粒子充填の影響は少なく樹脂の挙動に支配されることが明らかとなった.
シリカ粒子を混合充填したエポキシ樹脂の室温における曲げ強度および破壊靭性値を,ガラス転移温度,フラジリティとの相関から考察を行った.その結果,ナノ粒子混合率が大きくなると強度が1.3倍,破壊靭性値が1.7倍まで向上し,特にナノ粒子のみを充填した場合に比較して,粒子を混合充填することにより強度,破壊靭性値を低下させることなく,硬化前の粘性を10分の1以下にすることが可能であることがわかった.また粒子混合率が増加してもガラス転移温度がほとんど変化せずフラジリティが減少することから,ナノ粒子混合率が増加するにつれてエポキシ樹脂の分子鎖ネットワーク構造が不均一になることで強度,破壊靭性値が向上することが考えられる.
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