| 研究実績の概要 |
環境にやさしいセルロースナノフィブリル(CNF)/汎用高分子ナノコンポジットの調製を目指し、有機溶媒を用いない方法でCNFと高分子材料の複合化および成型を行った。高分子材料として、安価であるが強度や熱寸法安定性が低いポリスチレン(PS)を選び、CNF添加によってその物性向上を目指した。まず、TEMPO触媒酸化によって調製したCNFの水分散液に対して、2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(開始剤)を溶かしたスチレンモノマーを添加し、加熱・撹拌処理を行うことで、PSを重合した。重合されたPSは直径約150nmのナノ粒子として水中に析出し、CNF水分散液中で均質に分散していた。得られた複合水分散液をろ過によって回収することで、白色のPSナノ粒子/CNF複合シートを得た。シート中ではCNFとPSナノ粒子が均一に複合化していることが電子顕微鏡観察から確認された。このシートをPSのガラス転移領域以上で熱成型することで、透明なCNF/PSナノコンポジットフィルムを得た。得られたナノコンポジットフィルムの光透過率は、波長600 nmで90%であり、PSの透明性を大きく損なうことなく複合化できたことが確認された。ナノコンポジットフィルムの力学物性を評価したところ、PSに比べて、ヤング率が90%、強度が28%増大した。しかし、破断伸びは40%低下した。また、CNF添加によってPSの熱寸法安定性が著しく向上し、PSのガラス転移温度以上の熱膨張率が約50分の1にまで抑えられた。以上のように、CNFと疎水性高分子の均一複合化を、水中での高分子合成によって達成した。また、得られる複合フィルム中でCNFが均一に分布しているため、透明性を損なうことなくPSの力学物性を向上させることができた。このように、有機溶媒を用いない環境にやさしい方法でCNFとPSを複合化できた。
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