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ケナフ茎芯廃材を用いたセルロース繊維強化型ポリウレタン複合材料の創製

利用红麻茎芯废料创建纤维素纤维增强聚氨酯复合材料

基本信息

批准号：
15780207
负责人：
堀成人
金额：
$ 1.66万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

ケナフ茎芯(木質部)をポリエチレングリコールで加溶媒分解して、ウレタン材料のポリオール成分として活用することを試みた。特に、ケナフに含まれるセルロース繊維分を積極的に未溶解分として残す加溶媒分解に注力をおいた。この手法で得られた分解物を原料として、残存繊維分が力学特性補強の役割を果たす、いわばセルロース繊維強化型ポリウレタン材料の創製を期待した。まず、上記に合目的的な加溶媒分解条件の決定を行った。加溶媒分解における反応容器の形状、撹拌方法、試料性状、溶媒量比、酸触媒の種類と量、及び反応時間を検討因子とした。得られた試料の残渣率、残渣分のFT-IR分析、及び溶解分の水酸基価の結果を考慮すると、ケナフ/ポリエチレングリコール分解溶媒仕込み重量比=1、硫酸触媒量=0.25mMol/ケナフ試料g、反応時間=30分が最適条件と決定した。この条件から得られるケナフ木質部加溶媒分解物は、溶解部の水酸基当量=220mg KOH/分解物g、不溶分52%(不溶分はセルロースに近いIR吸収パターンを示す)であった。不溶残渣を光学顕微鏡で観察したところ、短い繊維が多く見られた。この最適分解条件から得られたケナフ由来ポリオールを原料として、溶媒キャスト法でポリウレタンフィルム試料を作成した。不溶残渣を除去したフィルム試料と比べ、残渣を含む分解全液から調製したそれは引張強度とヤング率は高くなり、破壊伸びは小さいという傾向を示した。一例として引張強さ56MPa、ヤング率0.75GPaを示し、硬質ポリウレタンとしての応用が期待できる。一方で、不溶残渣を含む分解全液から調製したフィルム試料では、ガラス転移温度が増加すると共に高温域(150℃付近)でのゴム状平坦部の貯蔵弾性率が高くなった。残渣とイソシアネート化合物が反応して架橋構造が形成されることが強く示唆された。

The stem core (xylem) is decomposed by solvent, and the composition of xylem material is used. In particular, it contains the active undissolved component and the solvent decomposition component. The method is to obtain the decomposition of raw materials, residual components, mechanical properties of the service cut results, such as the preparation of high-quality materials. The determination of solvent decomposition conditions for the above purposes was carried out. The shape of the reaction vessel, stirring method, sample properties, solvent ratio, type and amount of acid catalyst, and reaction time are all factors to be discussed. The optimum conditions were determined by taking into account the residue ratio of the sample, FT-IR analysis of the residue, and the results of hydrolysis of the dissolved component. The weight ratio of the solvent to the solvent was 1, the amount of sulfuric acid catalyst was 0.25 mMol/g of the sample, and the reaction time was 30 min. The conditions obtained were: xylem plus solvent decomposition product; aqueous acid equivalent of dissolved part =220mg KOH/decomposition product g; insoluble part = 52%(insoluble part: near IR absorption). Insoluble residues are detected by optical microscopes, and short dimensions are observed. The optimum decomposition conditions were obtained from the raw materials and the solvent. Insoluble residue is removed from the sample, and the residue is decomposed into the whole solution. The tensile strength is high, and the tensile strength is small. An example shows that the tensile strength is 56MPa, the tensile strength is 0.75 GPa, and the tensile strength is 0.75 GPa. The storage rate of insoluble residue in the whole solution was high in the high temperature range (near 150℃). Residue due due