| 研究課題/領域番号 |
16H02291
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
河原 成元 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (00242248)
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| 研究分担者 |
山本 祥正 東京工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (90444190)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ナノマトリックス構造 / 有機材料 / 無機ナノ粒子 / 高分子マイクロ粒子 / 動的粘弾性 |
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| 研究実績の概要 |
無機ナノ粒子の配置構造および高分子マイクロ粒子の配置構造を制御する因子を解明するため、種々の有機無機ナノマトリックス構造を形成する検討を行った。具体的には、ナノダイヤモンド、ナノシリカ、ナノジルコニア、ナノチタニア等のナノ粒子のサスペンジョンを作製し、天然ゴムラテックスに混合してからキャストフィルムを作製することにより、種々の有機無機ナノマトリックス構造を形成した。このとき、無機ナノ粒子の粒径および添加量を変え、物性との関係を検討した。無機ナノ粒子としてナノダイヤモンドおよびナノシリカを用いた場合、天然ゴム粒子との間に化学結合を形成することが可能となり、ナノマトリックス構造を形成することができた。ナノマトリックス構造を形成した場合、無機ナノ粒子の量が増え、ナノマトリックスの中における無機ナノ粒子間距離が短くなるほど、弾性率、硬度および引張強度の値は大きくなることが明らかとなった。
さらに、有機無機ナノマトリックス構造の形成に及ぼす高分子マイクロ粒子の表面構造の影響を検討するため、高分子マイクロ粒子を作製するためのビニル系モノマーにステアリルメタクリレートを用いた。重合条件を種々検討し、モノマー濃度1.5 mol/kg-rubber、開始剤濃度3.3x10-2 mol/kg-rubber、固形分濃度30 w/w%のラテックスで反応率およびグラフト効率が最高になる条件を見出した。ステアリル基は、結晶化するとゴムの結晶の格子定数と大変良い整合性を示し、延伸結晶化の核剤として振舞うことを明らかにした。さらに、加水分解による官能基変換を検討し、アルカリ条件でステアリル基が脱離することを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成29年度は、無機ナノ粒子の配置構造および高分子マイクロ粒子の配置構造を制御する因子を解明することを目的とし、種々の有機無機ナノマトリックス構造を形成する検討を行った。その結果、無機ナノ粒子の配置構造および高分子マイクロ粒子の配置構造を制御する因子として「無機ナノ粒子と天然ゴムの間の化学結合」および「ナノマトリックスへの無機ナノ粒子の密な充填」が重要であることを見出し、当初予定の成果を収めたため、おおむね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成２８年度および２９年度の相互作用に関する研究成果に基づき、今後は無機ナノ粒子および高分子マイクロ粒子の配置構造を精密に制御する。具体的には、次の2つの方法を検討する。
1) 高分子マイクロ粒子および無機ナノ粒子の混合による配置構造の精密制御
2) 高分子マイクロ粒子と無機ナノ粒子のプレカーサーのグラフト共重合とゾルゲル反応
調製されたコロイド分散系は単体または混合系として凝固してから乾燥することにより、無機ナノ粒子と高分子マイクロ粒子の配置構造をそれぞれ単純立方格子、面心立方格子、体心立方格子、六方最密格子に制御する。モルフォロジーはTEMとFIB-SEMを用いて3次元的に観察する。
研究計画に変更は無く、粛々と研究を推進する予定である。
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