Improvement of adhesion properties by surface chemical oxidation of carbon fiber reinforced thermoplastics

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02779
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34030:Green sustainable chemistry and environmental chemistry-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Ohkubo Kei 大阪大学, 先導的学際研究機構, 教授 (00379140)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 二酸化塩素 / 表面酸化 / 炭素繊維強化プラスチック / 光反応 / ラジカル / Ｃ－Ｈ活性化 / 酸素化 / 接着

Outline of Final Research Achievements

We will develop a surface treatment method for carbon fiber reinforced thermoplastic (CFRTP) using chlorine dioxide radicals. We will develop a reaction that introduces stable polar substituents such as carboxylic acid and hydroxyl groups on the surface of CFRTP without degrading them, and an adhesion technology that starts from the introduced polar functional groups. In addition, we aim to develop an adhesive-free or primer-free adhesive that can be easily dismantled by applying external stimuli such as heat and light to the functional groups on the resin side.

Free Research Field

光化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

炭素繊維強化プラスチック（CFRP）の高分子基材として熱可塑性樹脂であるPP、PEや液晶ポリマー（LCP: ポリヒドロキシ安息香酸など）を用いる。これらの高分子基材は前述の光表面酸化によりカルボン酸基や水酸基を導入することが出来る。CFRPの表面はPP、PE、LCPであるので酸化処理による無機材料との接着特性は極めて優れた物になると予想している。すなわち、熱可塑性樹脂を基材に用いることによって、加熱・溶融工程を経て、再び炭素繊維を分離解体、高分子材料を再ペレット化することができ、リサイクル性が飛躍的に高まることが期待できる。