高耐熱・高強度スーパーエンプラナノファイバーを作る

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本研究では、ポリマー材料の中でも高耐熱性かつ高強度であるスーパーエンジニアリングプラスチック（スーパーエンプラ）に着目し、そのナノファイバー化に向けた基盤研究を実施している。具体的な研究内容は、耐熱温度が高く、ナノファイバー直径が小さく、弾性率が高いスーパーエンプラナノファイバー（SEnF）を作製することである。当該年度では、昨年度に引き続き、スーパーエンプラのうち、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）および、新たに、ポリエーテルケトン（PEK）に着目し、高い耐熱性と機械強度を維持すべく、化学的改質プロセスを必要としない溶液作製条件を用いたPEEKおよびPEKの溶液作製、エレクトロスピニング（ES）法によるPEEKおよびPEKのナノファイバー化、PEEKおよびPEKナノファイバーの物性評価の3つのステップで、PEEKおよびPEKのナノファイバー研究を進めた。はじめに、ペンタフルオロフェノール（PFP）を溶媒に用いて、加熱撹拌することで、PEEKおよびPEKの均質溶液を作製した。溶解度は10 wt%以上であり、溶液粘度は曳糸性を示すほど十分に高いことが確認された。また、溶媒－ポリマー間反応が無いことが確認された。つづいて、溶解可能な範囲において溶液濃度を制御し、PEEKおよびPEKのナノファイバー化を試みた。溶解度に相当する濃度の溶液を用いて、ES法によるナノファイバー化に取り組んだ結果、平均直径で約180 nmのPEEKナノファイバーおよび、平均直径で約140 nmのPEKナノファイバーが得られた。最後に、熱物性評価では、PEEKおよびPEKナノファイバーの熱重量減少温度が約570℃に達することが確認された。以上より、スーパーエンプラのうち、PEEKおよびPEKにおいて、耐熱温度が高く、平均直径200 nm以下のナノファイバーを作製することができた。