2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high performance adhesives composed of rigid and flexible siloxane polymers containing catechol structures
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19H02781
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
金子 芳郎 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (80404474)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ポリシルセスキオキサン / ポリシロキサン / 接着剤 / カテコール / ハイブリッド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に開発したカテコール成分が導入されたポリシロキサン（PS-Ph(OH)2）は、自動車の車体軽量化に期待されるアルミニウムに対して良好な接着性を示した。しかし、PS-Ph(OH)2で接着されたアルミニウム板は、衝撃荷重に対して剥離するという課題があった。そこで2021年度は、より柔軟かつ強靭な接着剤の創製を目的に、柔軟な性質を示すポリジメチルシロキサン（PDMS）成分とPS-Ph(OH)2成分からなる共重合体（PDMS/PS-Ph(OH)2）を創製し、接着特性を検討した。
まずPDMS成分とアンモニウム基含有ポリシロキサン（PS-NH3Cl）成分からなる共重合体（PDMS/PS-NH3Cl (x:y)）（組成比x:y=5:5-8:2）を合成した後、トリエチルアミン存在下で1,1’-カルボニルジイミダゾール、続いてドーパミン塩酸塩と反応させることで、硬いペースト状のPDMS/PS-Ph(OH)2 (x:y)を合成した。
これらのポリマーを用いてアルミニウム板を接着させ、室温での引張せん断試験を行ったところ、剥離したときの応力は20 MPaを超え、非常に強力な接着性を示した。また、接着面に対して垂直方向からハンマーで叩いたところ、基板は変形したが接着面は剥離せず、衝撃荷重に対しても強い接着性を示した。
さらに、アルミニウム板とステンレス板のような熱膨張係数の異なる異種材料に対する接着性の評価を行った。接着させたアルミニウム板とステンレス板に重りを吊り下げオーブンで加熱したところ、150℃に加熱しても重りは落下せず、さらに室温まで冷却しても接着性を維持していた。これは、カテコール成分同士の架橋構造形成によって高温下での軟化を抑えつつも、PDMS成分の柔軟性により、温度変化によって生じる異種材料間での歪みによる応力を緩和できたためと考えている。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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