2013 Fiscal Year Annual Research Report
ナノマトリックス構造によるゴム状高分子の粘弾性制御
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25288098
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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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, 工学部, 准教授 (00242248)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 祥正 東京工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90444190)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノマトリックス / 天然ゴム / 粘弾性制御 / ナノ粒子 / ゴム状高分子 |
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| Research Abstract |
タンパク質等の非ゴム成分を多く含む天然ゴムで新たに発見された、ゴム状平坦領域における力学エネルギーの散逸が低周波数で小さく高周波数で大きくなるという現象の発現機構を解明することを目的として研究を行っている。平成２５年度は、非ゴム成分のナノマトリックス構造を有する天然ゴムおよびナノ粒子のナノマトリックス構造を有する天然ゴム（モデル）を調製し、その構造を精緻に解析した。
ナノマトリックス構造を有する天然ゴムは二通りの方法で調製した。ここで、平均直径約1 umの天然ゴム粒子を水に分散させた天然ゴムラテックスを原料として用いた。
① 非ゴム成分のナノマトリックス構造を有する天然ゴムは、天然ゴムラテックスをそのまま凝固することにより調製した。このとき、ナノマトリックスの厚さは、天然ゴムラテックスに非ゴム成分を添加することにより制御した。
② ナノ粒子のナノマトリックス構造を有する天然ゴムは、天然ゴムラテックスからタンパク質を完全に除去した脱蛋白質化天然ゴムにスチレン、メタクリル酸メチル、アクリロニトリル等のモノマーをグラフト共重合してから凝固することにより調製した。グラフト共重合に用いるモノマーの量は1.5～5.5 mol/kg-rubberの間で変化させ、開始剤濃度を制御することにより、生成するポリマーのほぼ全てが天然ゴム粒子の表面に化学的に結合するように工夫した。グラフト共重合は生成物であるポリマーのガラス転移温度よりも十分に低い30℃で行い、ポリマーどうしの融着を防ぐことにより、ポリマーのナノ粒子を作成した。
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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
平成２５年度の研究における二つの課題について、以下のように目標を達成した。
１）非ゴム成分のナノマトリックス構造を有する天然ゴムを調製し、非ゴム成分にダメージを与えることなく、ナノマトリックス構造を観察する技術を確立した（論文投稿）。また、天然ゴムの非ゴム成分の含有率を制御することにより、ナノマトリックスの厚さを制御した。
２）天然ゴムラテックスからタンパク質を完全に除去した脱蛋白質化天然ゴムにスチレン、メタクリル酸メチル、アクリロニトリル等のモノマーをグラフト共重合してから凝固することにより、ナノ粒子のナノマトリックス構造を有する天然ゴムを調製した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究は予定道理進捗している。それ故、平成２６年度は、平成２５年度に作製方法を確立したモデルに関して、ナノマトリックスの厚さ、充填されるナノ粒子の直径、数、間隔等を変化させることによりナノマトリックス構造を形成し、動的粘弾性と引裂エネルギーの関係を検討する。平成２７年度は、モデルを用いて得られた研究成果に基づき、タンパク質等の非ゴム成分のナノマトリックス構造を有する天然ゴムに関して、力学エネルギーの散逸が低周波数で小さく高周波数で大きくなるという現象の原因を解明することを目指す。
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