| 研究課題/領域番号 |
14350361
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
複合材料・物性
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| 研究機関 | 湘南工科大学 |
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研究代表者 |
幾田 信生 湘南工科大学, 工学部, 教授 (30277941)
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| 研究分担者 |
森井 亨 湘南工科大学, 工学部, 助教授 (50230090)
濱田 洲博 信州大学, 繊維学部, 教授 (30208582)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| キーワード | パラ系アラミド繊維 / 繊維強化複合材料 / 界面強化 / シランカップリング剤 / フィルムフォーマ / 超臨界流体 / 結晶間間隙 / 浸透・架橋 |
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| 研究概要 |
本研究では、ポリパラフェニレンフタルアミド(PPTA)繊維(p-アラミド繊維)を取り上げ、その特異的な結晶性を利用して従来と全く異なる新規方法による複合材料の繊維-樹脂界面の強化を図るとともに、その界面強化機構を明らかにすることを目的にした。
紡糸の改良によって得られる特異な結晶構造はアラミド繊維のプリーツ結晶構造に主に依存する。普通はプリーツ同士は詰まっているが、本研究で用いた繊維では結晶間の間隙が広がっている。この間隙は試薬の浸透を容易にすると見られた。そこで本研究ではこの繊維に界面強化を図る試薬を浸透させ、固着させるように工夫した。浸透をさらに促すために二酸化炭素超臨界流体を用いた。次に、熱処理によって繊維の結晶間間隙を狭めて、繊維に試薬を固定するように試みた。界面強化試薬としてはガラス繊維で界面強化用に用いられるシラン剤とフィルムフォーマを用いた。これらの試薬の間には加熱下で相互的に結合して網目構造を生成して、結晶間間隙内の固着を助長すると予想された。
このような概念の元で実際に繊維を処理したところ、界面強度で最高60%程度の改善が得られた。種々のマトリックス樹脂に対応する界面強化試薬の選択では、ガラス繊維の表面処理で用いられている最適な処理剤組合せを適用すれば十分であった。試薬の処理量では最適量が有ることも分かった。以上の結果は現象論的観点から上述の処理機構を支持するものであった。界面強化機構を構造論的に知るために、試薬の繊維浸透、試薬の網目構造、繊維結晶の変化について、それぞれ、FTIR-ATR法による浸透量評価、Cup&Pin法及びFTIRによる網目構造の発現解析、及び、X線回折による微結晶サイズの評価を行った。その結果、上記の処理機構を裏付ける直接的な結果が得られた。とくに微結晶サイズの評価結果から、この処理が従来問題であった処理剤による繊維強度の低下を示さない画期的方法と判断された。
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