2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of Innovative Interface of Carbon Material having High Strength and Elongation by New Reactive Slide Ring Polymer
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20K05111
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
高橋 辰宏 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 教授 (60344818)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 炭素繊維 / 界面 / 環動高分子 / 反応性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
炭素繊維の表面の精密設計として、炭素繊維表面の上に、(1)ポリビニルオキサゾリン、その上に、(2)ポリロタキサン（ASM社製SH2400P シクロデキストリン環が約60個 軸のポリエチレングリコールの分子量約2万 ポリカプロラクトンの1700の分子量約200個 軸の高分子の末端アダマンタン基）、そのポリロタキサンを(3)ポリビニルオキサゾリンを介して、(4)無水マレイン酸変性ポリプロピレンと反応させる,4層構造を考えている。ここで鍵となるのが、超分子で力学的な大変形を吸収させる(2)のポリロタキサンである。大変形を分子で吸収できる精密な材料設計のためにシクロデキストリン環が動けるようにする必要があり、そのために部分的に結合している必要があるために、部分カルボン酸変性したポリロタキサンの合成を行った。まず、この予備実験として、ポリカプロラクトンジオールを用いて、コハク酸でカルボン酸変性できることを確認し、その後、部分カルボン酸変性したポリロタキサンの合成し、その部分カルボン酸変性率に関して定量的にNMRを用いて評価した。その後、炭素繊維表面に、ポリビニルオキサゾリンを結合被覆し、その上に、部分カルボン酸変性したポリロタキサンを結合被覆を行った。部分カルボン酸変性したポリロタキサンが真に結合被覆させているか、炭素繊維では、反応結合被覆量が微量すぎて確認できないめ、比表面積が大きな1μm程度のダイヤモンド粒子をモデル粒子として用いて、IRとTGAから、真に部分カルボン酸変性ポリロタキサンが結合していることを確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
部分カルボン酸変性の程度が非常に高いと溶解性が極度の悪くなることがわかったが、変性率を５％ー１０％とすることで溶解性がある部分カルボン酸変性ポリロタキサンを合成するこができ、その変性率を精密にＮＭＲで定量評価するができた。炭素繊維では、反応結合被覆量が微量すぎて確認できないめ、比表面積が大きな1μm程度のダイヤモンド粒子をモデル粒子として用いて、IRとTGAから、真に部分カルボン酸変性ポリロタキサンが結合していることを確認できた。このため、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
炭素繊維/ポリビニルオキサゾリン/部分カルボン酸変性ポリロタキサンこれを、マトリックス中へ化学結合反応させ、複合体を作製することを、予定どうり、計画している。このマトリックスとして、ポリプロピレンを予定しており、無水マレイン酸変性ポリプロピレンをポリビニルオキサゾリンを介して反応させる設計を予定どうり計画している。
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| Causes of Carryover |
予定どうりの研究計画で、おおむむ順調に進んでいるが、入校禁止や出張自粛の影響で、本年度予定の予算を、来年度、成果を出すために効果的に使用したい為
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