| 研究課題/領域番号 |
18H00963
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
河野 芳海 静岡大学, 工学部, 准教授 (50334959)
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| 研究分担者 |
福原 長寿 静岡大学, 工学部, 教授 (30199260)
冨田 靖正 静岡大学, 工学部, 准教授 (50303532)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 天然色素 / 無機層状化合物 / インターカレーション / 有機無機複合材料 / 安定化剤 / ヒンダード構造 |
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| 研究実績の概要 |
研究実施計画に従い，天然色素と無機材料複合体に対する種々の安定化剤の添加効果を調査した。粘土モンモリロナイトの層間をあらかじめ界面活性剤分子で有機修飾しておくことにより，色素分子と粘土層間空間との親和性を著しく向上させたうえで，天然色素であるβカロテンとともに安定化剤を高濃度の混合溶液として同時に添加するという手法を用いて，粘土層間にβカロテンと安定化剤分子を共存した状態で取り込める技術を開発した。
安定化剤として，ポリマーの安定性向上に効果を示すことが知られているヒンダードアミンやヒンダードフェノール系化合物の利用を試みたところ，ヒンダードフェノールが特に安定性向上に高い効果を示すことを見出した。また，粘土層間の有機修飾による疎水化の度合いにより，効果的な安定化剤の種類（分子構造）が異なることが分かったが，これは安定化剤分子の疎水空間への親和性によるものであることを明らかとした。いっぽう，天然色素・無機材料複合体の劣化試験の条件によっても安定化剤の効果が違った。すなわち，厳しい加速劣化条件ではヒンダード構造は比較的不利であったが，長期にわたりゆっくりと劣化が進むような，より実用条件に近い状態ではヒンダードフェノールが極めて高い安定化効果を示すことが見出された。
以上のように，実際の使用条件下で無機材料に複合化した天然色素の安定性を向上する目的に対して，ヒンダードフェノール系化合物が非常に高い効果を示すことを明確にし，天然色素・無機材料複合体の色材としての応用可能性を高めた。
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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
無機材料に複合化した天然色素に対し，ポリマー等で実用化されている安定化剤の一部が効果を示すことを明らかとした。これにより，無機材料との複合化だけでは安定化効果が不十分だった天然色素複合体に対し，実用条件で求められる安定性を実現する手法のひとつを実現した。今後はこの複合材料をプラスチックの着色に利活用することを目指すが，その際もポリマーに用いられる安定化剤がそのまま色素複合体の安定性向上にも資する可能性があり，材料設計のうえで大きな指針となることが期待できる。以上のように，当該年度の実績は概ね当初計画に沿ったものである。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究で得られた知見をもとに，天然色素と無機材料複合体を，主にプラスチックの着色材料として利用できるようにすることを目指す。加速劣化試験を実施するにあたり，実用条件下での退色抑制の目標として，通常の環境下の換算で６ヶ月以上，色調の変化が起きない材料を開発する。ポリマー材料との混合操作によって複合体の退色を引き起こさない技術の開発がひとつの鍵であり，加えて，ポリマーと混合した状態で光および熱による色素の劣化が抑制されるような無機材料複合体の選定を要する。ホストとなる無機材料に求められる性質は，着色に用いる天然色素，あるいは混合するポリマーの種類によって条件が異なることが推測される。そこで，複合化する色素の分子構造に適しており，かつポリマーの性質を損なわない無機材料の選定方針を確定し，さまざまなプラスチックの着色用途への天然色素・無機材料複合体の利用を実用レベルで可能とする技術を確立する。
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