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炭素繊維を上回るスーパー繊維の設計と複合材料への応用展開

研究課題

研究課題/領域番号 18K19109
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分35:高分子、有機材料およびその関連分野
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

山口 政之  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (40401947)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードレオロジー / 粘弾性 / 成形加工 / ブレンド / 高分子レオロジー / ポリマーブレンド / ポリビニルアルコール / 繊維 / 複合化 / 動的粘弾性 / 水素結合 / 複合材料
研究成果の概要

炭素繊維で強化された高分子複合材料の研究は盛んに行われているが、高価なため普及が進んでいない。本研究では、被改質樹脂としてポリプロピレン(PP)を選び、これとポリビニルアルコール(PVA)繊維を複合化する。PVA繊維をPPと共に単純混合するという手法は過去に報告されているものの、親水性高分子であるPVA繊維はPP中に分散せず好ましい物性値を示さない。
そこで本研究では、溶融状態となっているPPにPVAの水溶液を直接添加し、押出機内で混練と脱気を実施することで、PVAの繊維化とその微細分散を実現した。得られた複合材料は高強度、高弾性率の熱可塑性樹脂となる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

炭素繊維に比べてコストパフォーマンスが圧倒的に優れるPVA繊維により、PPの高剛性化、高耐熱化が実現できる。特に、PVA水溶液を溶融PP中に直接添加するという独自の新技術が本材料設計の注目すべき点である。液体の直接注入法は他の分野にも応用可能であり、今後、プラスチック産業に新技術として確立できることが期待される。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Structure and properties of fiber-reinforced polypropylene prepared by direct incorporation of aqueous solution of poly(vinyl alcohol)2020

    • 著者名/発表者名
      R. Nishikawa, N. Aridome, N. Ojima, M. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 199 ページ: 122566-122566

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2020.122566

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ポリビニルアルコール水溶液の添加により調製したポリプロピレン系コンポジットの構造と物性2020

    • 著者名/発表者名
      西川理穂
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Homogeneous distribution of poly(vinyl alcohol) fiber in polypropylene2020

    • 著者名/発表者名
      Riho Nishikawa
    • 学会等名
      Polymer Science and Composite Materials Conference
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ポリビニルアルコール水溶液添加による高性能ポリプロピレンの設計2019

    • 著者名/発表者名
      西川理穂
    • 学会等名
      プラスチック成形加工学会第27回秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2022-01-27  

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