2020 Fiscal Year Research-status Report
Environmentally friendly process to develop nanocellulose-based composite materials
| Project/Area Number |
20K15567
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
藤澤 秀次 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (80756453)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | ナノセルロース / 複合材料 / エマルション |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ナノセルロースは植物由来の高強度繊維であり、炭素繊維やガラス繊維に代わる持続可能な樹脂補強材料として利用が期待されている。ナノセルロースの補強効果を樹脂中で発揮するためには、両者をナノレベルで均一に複合化する必要がある。本研究では、有機溶媒を用いずにナノセルロースと樹脂を均一複合化する材料加工技術開発を行う。研究方法として、これまでに申請者が確立している完全水系プロセスによって、均一なナノセルロース/樹脂マスターバッチの開発を行い、マスターバッチ/樹脂の溶融混練により均一な複合材料の調製を目指す。本年度は、最も高収率でマスターバッチが得られる条件を見出した。まず、木材由来漂白クラフトパルプに対してTEMPO(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン 1-オキシル)触媒酸化を行い、機械処理によって、TEMPO酸化ナノセルロースを得た。このナノセルロース水分散液に重合開始剤を含むモノマーを添加し、エマルションを形成した。このエマルションを加熱することで、モノマーの重合を行った。これにより最終的にナノセルロースおよびポリマーが水中に懸濁したサンプルを得た。反応終了後はメンブレンフィルターによるろ過・洗浄により、ナノセルロース/ポリマー複合体を回収した。得られた複合体を乾燥することで収率の計算を行った。収率に対する、①開始剤添加量、②反応温度および③反応時間の関係を調べ、最適な反応条件を得た。得られた複合体の、熱成形によりペレット状マスターバッチを調製した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ナノセルロース/ポリマー複合材料を高収率で調製できる条件を見出しており、計画通りに研究が行えている。さらに、熱成形によりペレット状ナノセルロース/ポリマーマスターバッチを調製できており、概ね順調に研究が行えていると判断できる。上記のように、ナノセルロース/ポリマー複合化を環境調和性の高い水系プロセスで達成した点は特筆に値する。
|
| Strategy for Future Research Activity |
ナノセルロース/樹脂複合体の構造評価法の確立を目指す。化学構造は固体NMRおよびFT-IRを用いて行う。また、電子顕微鏡を用いてナノセルロース/ポリマー複合体の構造を観察する。
|
