セルロースナノフィブリル表面高密度グラフト化による高強度複合材料の開発

• 研究課題/領域番号: 15H06848
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 木質科学
• 研究機関: 国立研究開発法人森林総合研究所
• 研究代表者: 藤澤 秀次 国立研究開発法人森林総合研究所, 森林資源化学研究領域, 研究員 (80756453)
• 研究期間 (年度): 2015-08-28 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 複合材料 / ナノセルロース / 表面改質 / TEMPO酸化 / ナノファイバー

研究成果の概要

セルロースナノファイバー（ＣＮＦ）と汎用疎水性高分子（ポリスチレンおよびポリメチルメタクリレート）の均一複合化手法を開発し、力学物性および熱機械物性について調べた。幅3 nmのＣＮＦが高分子と均一に複合化されることで、得られるＣＮＦ/高分子複合材料は高い透明性を示した。また、ＣＮＦ添加量に伴って材料のヤング率、強度および熱寸法安定性が向上した。本成果は、今後のCNF/高分子複合材料の基礎的知見として、実用化における材料設計に役立つと期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Facile route to transparent, strong, and thermally stable nanocellulose polymer nanocomposites from an aqueous Pickering emulsion (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujisawa, S., Togawa, E., Kuroda, K.
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: VOL18 号: 1 ページ: 266-271
  • DOI: 10.1021/acs.biomac.6b01615
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pickering emulsionを用いた水系でのナノセルロース/疎水性高分子複合化技術 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤澤秀次
  • 雑誌名: 機能紙研究会誌 巻: 55巻 ページ: 25-29
  • NAID: 130006132763
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] セルロースナノファイバーの表面処理，分散性向上技術の種類とその特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤澤秀次
  • 雑誌名: Material Stage 巻: 16巻 ページ: 25-28
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] TEMPO酸化CNFを用いた樹脂コンポジットの力学物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤澤秀次
  • 雑誌名: 成形加工 巻: 28巻 ページ: 326-329
  • NAID: 130007930290
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Orientation control of cellulose nanofibrils in all-cellulose composites and mechanical properties of the films (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujisawa, S., Togawa, E., Hayashi, N.
  • 雑誌名: Journal of Wood Science 巻: 62 号: 2 ページ: 174-180
  • DOI: 10.1007/s10086-015-1533-4
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Low-birefringent and highly tough nanocellulose-reinforced cellulose triacetate (2015)
  • 著者名/発表者名: Soeta, H., Fujisawa, S., Saito, T., Berglund, L. A., Isogai, A.
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interface 巻: 7 号: 20 ページ: 11041-11046
  • DOI: 10.1021/acsami.5b02863
  • 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SEC-MALLS analysis of wood holocelluloses dissolved in 8% LiCl/1，3-dimethyl-2-imidazolidinone: challenges and suitable analytical conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: Ono, Y., Hiraoki, R., Fujisawa, S., Saito, T., Isogai, A.
  • 雑誌名: Cellulose 巻: 22 号: 5 ページ: 3347-3357
  • DOI: 10.1007/s10570-015-0694-z
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ナノセルロース複合材料の構造と機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤澤秀次
  • 雑誌名: Nanofiber 巻: 6 ページ: 32-36
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ナノセルロース／ポリマー複合材料の界面修飾と力学物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤澤秀次
  • 雑誌名: Cellulose Communications 巻: 22 ページ: 57-61
  • NAID: 40020497749
  • 謝辞記載あり
• [学会発表] Pickeringエマルションをテンプレートにした、ナノセルロース/ポリマー複合マイクロ粒子の調製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤澤秀次、戸川英二、黒田克史
  • 学会等名: 第６７回日本木材学会大会
  • 発表場所: 九州大学、アクロス福岡(福岡県福岡市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] セルロースナノファイバー/高分子複合材料の物性と展望～植物繊維でプラスチックをつよくする～ (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤澤秀次
  • 学会等名: 愛媛県バイオマス利活用促進連絡協議会
  • 発表場所: 愛媛県美術館 （愛媛県松山市）
  • 招待講演
• [学会発表] Pickering emulsionを用いた水系でのナノセルロース/疎水性高分子複合化技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤澤秀次
  • 学会等名: 第５５回機能紙研究会研究発表・講演会
  • 発表場所: 岐阜市文化産業交流センター（岐阜県岐阜市）
  • 年月日: 2016-10-12
  • 招待講演
• [学会発表] Cellulose nanofibrils as a building block for polymer nanocomposite materials (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujisawa, S.
  • 学会等名: RIKEN CEMS Topical Meeting 2016 "Nanoparticles/Nanotubes/Nanosheets"
  • 発表場所: 理化学研究所（埼玉県和光市）
  • 年月日: 2016-09-07
  • 招待講演
• [学会発表] Pickering emulsionを用いた、水系でのナノセルロース/ポリスチレン複合材料調製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤澤秀次、戸川英二、久保智史
  • 学会等名: 第83回紙パルプ研究発表会
  • 発表場所: 東京大学弥生講堂（東京都文京区）
  • 年月日: 2016-06-22
• [学会発表] TEMPO酸化ナノセルロース/プラスチック透明複合材料の熱機械物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤澤秀次、齋藤継之、磯貝明
  • 学会等名: プラスチック成形加工学会第27回年次大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2016-06-14
• [学会発表] TEMPO酸化セルロースナノファイバーを用いた透明高分子複合材料の熱機械物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤澤秀次、久保智史、林徳子
  • 学会等名: 平成28年度繊維学会年次大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2016-06-08
• [学会発表] Uniaxial orientation of nanocelluloses in all-cellulose nanocomposite: The relationship between structure and mechanical properties (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujisawa, S., Togawa, E., Hayashi, N., Saito, T., Isogai, A.
  • 学会等名: 251st American Chemica Society National Meeting & Exposition
  • 発表場所: サンディエゴ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2016-03-13
  • 国際学会
• [学会発表] TEMPO酸化CNFと高分子のナノ複合化によって発現する材料特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤澤秀次
  • 学会等名: セルロース学会第21回ミクロシンポジウム「躍進する若手研究者達による研究最前線」
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都（京都府京都市）
  • 招待講演
• [学会発表] TEMPO触媒酸化法によるセルロースナノファイバーの製造と応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤澤秀次
  • 学会等名: つくばサイエンス・アカデミー第9回研究情報交換会
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県つくば市)
  • 招待講演
• [学会発表] 循環型社会の実現を目指したナノセルロース材料利用技術 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤澤秀次
  • 学会等名: 第13回環境研究シンポジウム 2050年の地球と暮らし-環境技術と地球規模課題-
  • 発表場所: 一橋大学一橋講堂 (東京都千代田区)
  • 年月日: 2015-11-10
• [図書] 機能紙最前線～次世代機能紙とその垂直連携に向けて～ Pickering エマルションを起点とした水中でのナノセルロース／疎水性ポリマー複合化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤澤秀次
  • 総ページ数: 350
  • 出版者: 株式会社加工技術研究会
• [図書] ナノセルロースの製造技術と応用展開 第Ⅲ編第3章 セルロースナノクリスタルで架橋した高強度ポリウレタン材料 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤澤秀次
  • 総ページ数: 245
  • 出版者: S&T出版
• [図書] 図解よくわかるナノセルロース (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤澤秀次
  • 総ページ数: 208
  • 出版者: 日刊工業新聞社