ゴム科学の新学理の構築：加硫による網目制御と物性制御技術の確立

橡胶科学新原理的建立：通过硫化建立网络控制和物性控制技术

• 批准号: 22H02144
• 负责人: 池田 裕子
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Production Development Science Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02144/
• 关键词: ゴム科学; 加硫; 網目構造; 力学物性; 新学理; 均一網目; 不均一網目; 伸長結晶化; 自由体積; 網目制御; 物性制御

硫黄で架橋した均一性の高いゴム網目を試料としてその配向ダイナミクスと力学物性の支配因子を明らかにするために、シンクロトロン放射光による時分割広角Ｘ線回折/引張試験同時測定で得られたデータ解析を行った。具体的には、ステアリン酸亜鉛を活性化剤として作製した網目均一性の高い硫黄架橋イソプレンゴムに関して、結晶指標と配向したアモルファス指標と相対的結晶サイズ、結晶の数、配向度を定量分析し、配向挙動と伸長結晶化ダイナミクスを網目構造と相関させて探究した。次に、伸長結晶化と同時に測定した一軸引張試験の結果を解析して引張物性の評価を行い、さらに、ヒステリシス試験とマリンス効果測定と動的粘弾性試験を行って、網目均一性の高い硫黄架橋イソプレンゴムの力学物性を総合的に評価した。網目構造についてはナノメカニカルマッピング測定による原子間力顕微鏡観察と二重量子核磁気共鳴法時間領域核磁気共鳴測定の結果を詳細に解析した。各々の解析データを総合的に考察し、ナノスケールの構造変化からマクロな力学特性の支配因子の解明に向けて研究を進めた。なお、本研究に必須の「加硫の均一網目形成機構」に関して実験と理論計算により詳細に探究を行い、酸化亜鉛とステアリン酸から生成する新規反応中間体である複核ブリッジ型二配座亜鉛/ステアレート錯体へのジエン系ゴムからの電子移動効果と分散効果が、見事に加硫の反応機構を活性化していることを突き止めた。そして、これまで発信してきた加硫の二相不均一網目構造形成で網目ドメインの連続相形成が高性能ゴム材料製造に極めて重要であることも発表した。また、硫黄架橋イソプレンゴムの不均一網目構造評価のために元素識別電子顕微鏡観察も行った。さらに、本加硫ゴムの比較試料パーオキサイド架橋イソプレンゴムの自由体積に関する新知見や、バイオマスフィラー添加系架橋ゴムの伸長結晶化挙動についても論文発表した。

Sulfur bridge uniformity, high mesh size, alignment, mechanical properties, dominant factors, time division angle, X-ray reflection/tension test, simultaneous determination, analysis, etc. The specific properties of the active agent, such as crystal orientation, crystal number and crystal orientation, are analyzed quantitatively, and the orientation, elongation, crystallization, and mesh structure are investigated. Analysis of the results of one-axis tensile tests for secondary and elongation crystallization and simultaneous measurements; evaluation of tensile properties; evaluation of mechanical properties for secondary and elongation crystallization and simultaneous measurements; evaluation of mechanical properties for secondary and elongation crystallization and simultaneous measurements; evaluation of mechanical properties for secondary and elongation crystallization and simultaneous measurements; and evaluation of mechanical properties for secondary and elongation crystallization and simultaneous measurements. A detailed analysis of the results of atomic force microscopy and double quantum nuclear magnetic resonance in time domain nuclear magnetic resonance measurements was carried out. The study of structural transformation and the solution of the dominant factors of mechanical properties of various analytical systems are carried out. In this study, the necessary "uniform mesh formation mechanism of sulfur addition" is discussed in detail in the theoretical calculation, and the new reaction intermediate is reviewed. The electron movement effect and dispersion effect of sulfur addition reaction mechanism are discussed. It is very important for the production of high-performance materials to form a two-phase heterogeneous mesh structure with sulfur addition. Element identification electron microscope detection system for sulfur bridging and heterogeneous mesh structure evaluation In addition, the comparative sample of sulfur addition system has new knowledge about the free volume of the bridge system.

项目成果

In-situ positron annihilation lifetime measurements of strained isoprene rubber filled with carbon black

炭黑填充应变异戊二烯橡胶的原位正电子湮灭寿命测量

• DOI: 10.1016/j.radphyschem.2022.110267
• 发表时间: 2022
• 期刊: Radiation Physics and Chemistry
• 影响因子: 2.9
• 作者: Chiari Luca;Nippa Madoka;Ikeda Yuko;Sato Tomoyuki;Tsujimoto Yuji;Kato Atsushi;Chiba Naomichi;Fujinami Masanori
• 通讯作者: Fujinami Masanori

SDGsが目指す社会におけるゴム科学

SDGs 所针对的社会中的橡胶科学

• 发表时间: 2022
• 作者: 原 光生;池田裕子
• 通讯作者: 池田裕子

Triple Win on Rubber Science at Kyoto Institute of Technology

京都工业大学橡胶科学三重胜利

• 发表时间: 2023
• 作者: 原 光生;児玉篤樹;鷲山祥平;関 隆広;Yuichiro Kobayashi・Yuki Yamagishi・Daiki Kitano・Akiyoshi Horiguchi・Ryuto Nishimura・Shun Hashimoto・Akira Harada・Hiroyasu Yamaguchi;Yuko Ikeda
• 通讯作者: Yuko Ikeda

Vulcanization for Reinforcement of rubber

橡胶补强硫化

• DOI: 10.5254/rct.22.77939
• 发表时间: 2022
• 期刊: Rubber Chem. Technol.
• 作者: Y. Ikeda;K. Miyaji;T. Ohashi;T. Nakajima;P. Junkong
• 通讯作者: P. Junkong

Free volume in carbon‐black‐filled isoprene rubber investigated by positron annihilation lifetime spectroscopy

通过正电子湮灭寿命光谱研究炭黑填充异戊二烯橡胶的自由体积

• DOI: 10.1002/app.52857
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Applied Polymer Science
• 影响因子: 3
• 作者: Chiari Luca;Nippa Madoka;Ikeda Yuko;Sato Tomoyuki;Tsujimoto Yuji;Kato Atsushi;Chiba Naomichi;Fujinami Masanori
• 通讯作者: Fujinami Masanori