| 研究課題/領域番号 |
15K06462
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
棚橋 満 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (70314036)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | コロイダルシリカ / ポリプロピレン / エポキシ樹脂 / 有機・無機ナノコンポジット / 界面制御 / ナノ分散 / 機械的特性 / 熱膨張率 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、シリカ／ポリプロピレン（PP）系とシリカ／エポキシ樹脂系を対象ナノコンポジット系とし、【第1段階】ナノ分散性が同水準で母相樹脂と分散ナノシリカ界面状態のみを段階的に変化させた有機・無機ナノコンポジットの調製 → 【第2段階】上記界面性状が各種材料特性に及ぼす影響の解明 → 【第3段階】上記界面制御により新機能を有するナノコンポジット調製条件の最適化 という流れで、3年間の実施を予定している。初年度である本年度は以下の内容で実施した。
研究代表者らが開発したナノ粒子表面の疎水化改質処理を用いない簡便な有機・無機ナノコンポジット調製技術を発展させた方法を用い、シリカゾル水溶液中のコロイダルシリカナノ粒子の表面の疎水性の強さ（親・疎水性の程度）を界面活性剤の吸着量や加熱処理条件の制御により段階的に変化させ、母相樹脂成分とのブレンドによる複合化を図った（【第1段階】）。樹脂と複合化するシリカの表面分析および樹脂成分との複合化後の分散シリカ／樹脂母相界面のぬれ性の評価により、界面の性状や物理的・化学的相互作用の強さを任意に制御可能であることを確認した。なお、シリカ／母相樹脂界面制御型ナノコンポジットの調製に際しては、シリカの表面分析に加えて、樹脂成分とのブレンド時の解砕分散性を左右する解砕強度測定等のシリカの特性評価も実施し、ナノ分散技術としての適切な調製条件の検討も行った。
さらに、【第1段階】の要素研究が、計画を上回る進捗速度で進展したので、次年度の実施計画としていた【第2段階】の要素研究にも着手した。結果として、シリカ／PP系では、分散シリカ表面の親・疎水性の違いにより、機械的特性や結晶化挙動に影響を及ぼすことを明らかにした。さらにシリカ／エポキシ樹脂系においては分散シリカ表面の水酸基量の違いにより、ナノコンポジットの熱膨張特性や耐熱性に影響を及ぼすことも実証した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
研究開始年度である本年度は、本研究遂行の基盤となる対象ナノコンポジット系の調製（【第1段階】）を主とした研究内容で、「研究実績の概要」欄でも記した通り、着実に成果を上げることができ、既に国内外の学会・会議にて発表している。とりわけ、シリカ／樹脂母相界面のぬれ性や相互作用の強さが異なるすべてのコンポジットにおいて同一水準の良好なナノ分散性（一次粒子単位の均一分散状態）を達成した結果については、樹脂母相中での分散性向上を目的とした無機ナノ粒子の表面改質が前提となっている従来型の有機・無機ナノコンポジットの調製技術では実現することが困難な成果であるといえ、本年度の研究は順調に実施されたものと判断される。
加えて、分析評価の外部委託や研究室外の設備の貸与等の融通を図ったことにより研究実施の効率化に繋がったことで、当初の計画を上回る進捗速度での遂行が可能となり、次年度実施予定であった【第2段階】の要素研究を繰り上げて着手することができ、こちらの研究成果についてもその一部を学会・会議や書籍にて公表している。以上の理由により、本年度の進捗状況の区分を(1)とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度の研究成果により、本研究実施の基盤となる対象ナノコンポジット系の調製が可能となり、シリカ／母相樹脂界面のぬれ性や相互作用の強さを自在に制御することができることが確認できた（【第1段階】）。さらには、次年度の研究内容である【第2段階】の要素研究にも着手していることから、【第2段階】の研究のノウハウの蓄積等の助走は十分なされているので、次年度が始まり次第、トップスピードで研究を継続することが可能となる。また、当初の計画通り、【第2段階】の要素研究の成果をナノコンポジットの調製にフィードバックして研究代表者らが開発したナノコンポジット調製技術の最適条件の探索にも展開する。
なお、本年度に引き続き、分析評価の外部委託や研究室外の研究設備の貸与等、研究遂行の効率化にも努め、最終年度（平成29年度）の研究とりまとめの際に、当初設定した研究目的を着実に達成できる道筋をつける橋渡しの位置づけの中間年度とする。
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