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2010 年度 実績報告書

ポリプロピレン/無機系ナノコンポジット材料の環境調和型調製法の確立と耐衝撃性評価

研究課題

研究課題/領域番号 22760521
研究機関名古屋大学

研究代表者

棚橋 満  名古屋大学, 工学研究科, 講師 (70314036)

キーワードコロイダルシリカ / ポリプロピレン / 無機塩 / ナノコンポジット / ナノ粒子 / 粒子凝集体 / 分散 / 凝集
研究概要

分散無機粒子(フィラー)の表面改質を要しない簡便なトップダウン型アプローチによるポリプロピレン(PP)/無機系ナノコンポジットの創製を目指し,当初の計画を踏まえて以下の研究を実施した。
(1)無機ナノ粒子多孔質凝集体(フィラー前駆体)の作製および凝集体の粒子配列構造・強度評価
無機ナノ粒子としてシリカを選択し,平均一次粒径57nmのコロイダルシリカ水溶液(シリカゾル)を出発原料としてゾルのpH,添加する無機塩の種類・濃度の条件を変化させることによりゾル中のコロイダルシリカの分散・凝集制御を行い,水分散媒の蒸発過程を経て,シリカ多孔質凝集体を調製した。ゾル水溶液での分散・凝集評価実験により得られた結果から,凝集体形成メカニズムを推定した。ゾルへの塩添加操作は得られるシリカナノ粒子凝集体の孔の大きさに,pH調整操作は凝集体の粒子間付着力に影響を及ぼし,両操作が凝集体の解砕強度を左右する因子となることがわかった。また,塩添加効果は,どのような無機塩を添加しても同様に得られ,孔形成に必要な無機塩添加量もごく少量で十分であることも明らかにした。この研究(1)の結果を総合して,溶融混練によるPP樹脂とのナノコンポジット化において,最も容易に解砕しフィラーとしてシリカナノ分散させることに適したシリカ凝集体調製条件を探索した。
(2)PP樹脂とのコンポジット化とシリカ分散性評価
購入した小型高せん断セグメントミキサーを付設した混練機を用いて,市販の安価なPP樹脂と研究(1)にてシリカ凝集体を混合・撹拌し,コンポジット化実験を行った。57nmの一次粒径での完全解砕(一次粒子単位分散)状態でのナノコンポジット化には至らなかったものの,研究(1)にて提案した最適調製条件での凝集体を用いた場合が最も良好な分散状態であったことを実証するとともに,ナノ分散性の更なる向上に向けた知見を得た。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] シリカゾル水溶液の分散・凝集制御によるシリカナノ粒子多孔質凝集体の調製2010

    • 著者名/発表者名
      長坂章秀, 棚橋満, 他2名
    • 雑誌名

      粉体工学会2010年秋期研究発表会講演論文集

      ページ: 143-144

  • [学会発表] 溶融混練・溶液混合法によるプラスチック材料との簡易ナノ複合化技術-水中および高分子中での無機ナノ粒子の分散・凝集制御の基礎と応用-2011

    • 著者名/発表者名
      棚橋満
    • 学会等名
      サイエンス&テクノロジー(株)技術セミナー「溶融混練・溶液混合法によるプラスチック材料との簡易ナノ複合化技術」
    • 発表場所
      総評会館(東京都)
    • 年月日
      2011-03-24
  • [学会発表] 軽量化材料としての無機フィラー/高分子系ナノコンポジットの簡易調製法とその材料特性2010

    • 著者名/発表者名
      棚橋満
    • 学会等名
      イノベーション推進研究会A「産業利用に向けた液中常温プラズマ反応場開発」第4回研究会(中部科学技術センター運営)
    • 発表場所
      安保ホール(愛知県)
    • 年月日
      2010-12-14
  • [学会発表] シリカゾル水溶液の分散・凝集制御によるシリカナノ粒子多孔質凝集体の調製2010

    • 著者名/発表者名
      長坂章秀, 棚橋満, 他2名
    • 学会等名
      粉体工学会2010年秋期研究発表会
    • 発表場所
      東京ビッグサイト・会議棟(東京都)
    • 年月日
      2010-12-01
  • [学会発表] シリカゾル水溶液の分散・凝集制御により形成される凝集体のシリカ一次粒子会合状態におよぼす添加無機塩の影響2010

    • 著者名/発表者名
      冨田竜也, 棚橋満
    • 学会等名
      第20回学生による材料フォーラム(日本金属学会・日本鉄鋼協会東海支部主催)
    • 発表場所
      名古屋大学・シンポジオン(愛知県)
    • 年月日
      2010-11-25
  • [学会発表] ナノシリカ分散による剛性・耐衝撃性に優れたポリプロピレン樹脂の開発2010

    • 著者名/発表者名
      棚橋満
    • 学会等名
      名古屋大学材料バックキャストテクノロジーシンポジウム「次世代グリーンビークルに向けた材料テクノロジーの展開2010」
    • 発表場所
      名古屋大学・野依記念学術交流館(愛知県)
    • 年月日
      2010-09-29

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公開日: 2012-07-19  

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