2014 Fiscal Year Research-status Report
ダングリング鎖に富むネットワーク構造を利用した自己修復性高分子材料の創製
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25410221
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
山口 政之 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (40401947)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | レオロジー / 粘弾性 / 自己修復 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに緩い架橋構造を形成しているゲルのダングリング鎖に着目し、その分子運動性が材料に与えられた傷を修復する挙動を研究してきた。しかしながら、本研究では、分子運動を活発にするために材料のガラス転移温度を室温以下にする必要があり、ゴム状の物質にしか適用できなかった。それに対し、ポリビニルブチラールはガラス転移温度が６０℃程度であり、室温ではガラス状態であるにもかかわらず、自己修復性を示すことが判明した。これは特定の方法で成形したポリビニルブチラールには、その表面に水酸基が局在化することが関与している。水酸基が環境中の水分を吸収して、表面のみ可塑化される。その結果、材料全体としてはガラス状態であるにもかかわらず、表面傷は比較的容易に修復する現象を見出した。水酸基の表面局在化はＡＴＲ法で、また、可塑化の挙動は動的粘弾性により評価可能である。本検討結果は、一度、傷が与えられても、雨が降ると元通りに修復する塗料などへの応用が期待できる。
さらに、ポリビニルブチラール樹脂の基本的な粘弾性挙動を把握した。その結果、からみ合い点間分子量は比較的小さく、高分子量体は顕著なゴム状平坦領域を示す。そのため、少々可塑化されても巨視的な流動は生じにくいことがわかった。また、溶融状態で成形加工を行ったところ、優れた金属密着性によりメルトフラクチャーが生じにくいということが判明した。これまでは合わせガラスの中間材などの用途が主であったが、今後は構造材料としての用途展開も期待できる。
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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
ガラス状ポリマーを用いた自己修復材料はそのニーズが強いことから、開発が望まれていた。今回、別の目的で使用していたポリビニルブチラールに対して、偶然に自己修復性を見出し、それを研究することでガラス状ポリマーであっても自己修復性を示すことが判明した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は表面修飾によりさまざまなガラス状ポリマーへの展開を図る。特に、ポリエステル系材料は酸またはアルカリ処理することで容易に表面に水酸基を持たせることができるため、当面のターゲットとする。ポリアミドなども同様の観点から研究を実施する。
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| Causes of Carryover |
熱可塑性自己修復性高分子材料に関する成果発表を次年度に行うこととしたため、未使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
熱可塑性自己修復性高分子材料に関する成果発表のため、旅費に使用する。
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