| 研究課題/領域番号 |
21K05146
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分34030:グリーンサステイナブルケミストリーおよび環境化学関連
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| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 |
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研究代表者 |
坂井 亙 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 教授 (70263176)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 高分子劣化 / 自動酸化反応 / ラジカル反応 / 電子スピン共鳴 / ケミルミネッセンス / ポリプロピレン / ナイロン / 自動酸化劣化 / 劣化 / 高分子材料 / ケミルミネッセンス（CL） / 電子スピン共鳴（ESR） / ラジカル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、高分子材料を加熱したときに起こる酸化劣化の、これまで直接的に調べられなかった中間の反応経路をより詳しく解明することを目的として、材料の酸化状態を分析できるケミルミネッセンス（CL）測定と、短寿命ラジカル種を分析できるスピントラップ-電子スピン共鳴（ST-ESR）測定とを同時に行う手法を独自に構築し、高分子材料の加熱中に生じる過酸化物質およびラジカル反応中間体の挙動の相関性を詳しく調べるものである。本研究を通じて得られる成果は、高分子材料の寿命を原因療法的かつ能動的に制御するための重要な基礎情報であり、サステナブル社会の実現のために必要不可欠な知見となる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、過酸化を分析するケミルミネッセンス（CL）測定と、短寿命ラジカル種を分析するスピントラップ－電子スピン共鳴（ST-ESR）測定とを同時に行うCL-ST-ESR手法を開発し、高分子材料の熱酸化劣化反応の途中で生じる過酸化物質およびラジカル中間体が示す挙動の相関性を詳しく調べた。その結果、ポリプロピレンは過酸化由来のオキシラジカルやカルボニルラジカルの生成とCL発光との相関性を見出し、ナイロンでは実用温度範囲における熱酸化ラジカル反応の実測と過酸化部位の特定に成功した。本研究の手法により、これまで直接観測されなかった高分子材料の熱酸化劣化反応の解析が可能となり、今後の応用が期待される。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高分子材料の劣化反応は主にラジカル反応を介して起こるとされているが、その中間体を直接観察した研究例はほとんどなく、これまでは劣化後の状態から帰納的に分析して反応経路が推測されてきた。本研究は、高分子材料の実際の使用環境下で起こる熱酸化劣化を直接的に観察することを目的として、反応途中に生じる短寿命ラジカル種および過酸化状態を同時に調べることのできる手法CL-ST-ESR法を開発し、いくつかの高分子材料の熱酸化劣化を研究対象として、この有用性を実証することができた。本手法は非常に高感度で直接的な反応解析が可能であり，従来は分析が行えなかった領域の情報を得るための手段となることが大いに期待される．
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