2021 Fiscal Year Research-status Report
Preparation and recycle of rubbery polymer with nanocomposite-network
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21K18316
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
河原 成元 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (00242248)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 祥正 東京工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (90444190)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | 天然ゴム / リサイクル / ネットワーク / ナノコンポジット / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノ粒子のゴム状ナノコンポジットをマトリックスとするネットワークポリマーを創製するためには，ナノ粒子のゴム状ナノコンポジットを一つの相（マトリックス）とし，ゴム状ポリマーをもう一つの相とするナノ構造を形成する必要がある。このとき，ゴム状ナノコンポジットにおけるナノ粒子間の距離は10 nm以下とし，ナノ粒子とゴム状ポリマーとの間に分子間引力を作用させることにより，ゴム状ポリマーはナノ粒子同士を強固に接着する可能性がある。それ故，本研究の1つ目の挑戦的研究項目は，ナノ粒子間の距離を10 nm以下にすることにより化学結合に匹敵する接着を実現することである。2つ目の挑戦的項目は，架橋ゴムと同程度かそれ以上の物性として破断応力を30 MPa以上にすることである。3つ目の挑戦的研究項目は，リサイクルの際にナノ構造が破壊されるため，ナノ粒子のゴム状ナノコンポジットのマトリックスを再構築することである。 令和3年度は，ナノ粒子のゴム状ナノコンポジットをマトリックスとするネットワークポリマーの創製を検討した。直径数 μmのゴム状ポリマー粒子の表面にナノ粒子を貼り付けてから表面を互いに貼り合わせることによりナノ粒子のゴム状ナノコンポジットのマトリックスを形成する試みを行った。ここで，ゴム状ポリマーは天然ゴムおよびポリイソプレンを用いた。ナノ粒子は，ビニルモノマーをグラフト共重合することにより調製する有機系ナノ粒子，ナノダイヤモンドおよびナノシリカ等の無機系ナノ粒子，アルブミン等の生物系ナノ粒子を用いた。
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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
令和3年度は，ナノ粒子のゴム状ナノコンポジットをマトリックスとするネットワークポリマーの創製を検討することを目標とした。具体的には，直径数 μmのゴム状ポリマー（天然ゴム，ポリイソプレン，スチレンブタジエンゴム等）粒子の表面にナノ粒子（有機系ナノ粒子，ナノダイヤモンドおよびナノシリカ等の無機系ナノ粒子，アルブミン等の生物系ナノ粒子）を貼り付けてから表面を互いに貼り合わせることによりナノ粒子のゴム状ナノコンポジットのマトリックスを形成することを計画した。
実際，天然ゴムおよびポリイソプレンのラテックスを用いて，スチレン、アダマンチルメタクリラート，アクリルアミド，ナノダイヤモンド，ナノシリカ，アルブミンを用いて目的物を作製した。以上より，研究はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，令和3年度に調製したナノ粒子のゴム状ナノコンポジットをマトリックスとするネットワークポリマーの構造と力学物性との関係を精緻に解析する。
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| Causes of Carryover |
2021年度は、ポスドクの選考に時間を要し、採用は2022年1月となった。さらに、2022年度は、構造と物性の関係で、人海戦術により成果を出す必要が生じ、学生アルバイトを増やすための次年度使用額が生じた。
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