ナノ構造制御による資源循環型エコマテリアルの開発

本年度は溶融変形下におけるナノ構造体(イオン結合やイオン凝集体によって形成された構造体)の構造観察と、成形性が悪いポリマーにナノ構造体を含むポリマー(アイオノマー樹脂)をブレンドした際の成形性評価を行った。構造観察では溶融・伸長変形下でのナノ構造体の変化をリアルタイムで観察した。昨年度までの研究から、イオン種の違いによってナノ構造体のサイズや構造体内部の架橋密度が異なることを明らかにした。また2成分のイオン種をブレンドした系では、ブレンド比の違いによって架橋密度が大きく変化した。これにより、レオロジー特性を大きな影響を与えているのはナノ構造体内部の架橋密度にあると考察した。今年度は昨年度の結果をもとに、溶融変形下におけるナノ構造体の変形過程を観察した。小角x線測定は高エネルギー研究機構において自作の溶融伸長装置を設置し、時間経過に伴うナノ構造体の形状変化を調べた。時間の経過(変形量)に伴ってピークが大きくなることから、伸長変形下でナノ構造体が伸長方向に変形したためと考えられる。小角x線測定の結果からは、MgやZnのような2価のイオン種は伸長方向に配列したが、Naはナノ構造体のうちいくつかが崩壊し残った構造体が伸長方向に配列したことがわかった。この結果を伸長粘度特性と比較して検討すると、ナノ構造体を含むポリマーは、構造体が変形し長時間緩和成分となるためひずみ硬化が増大すると考えられる。以上の研究より、良好な成形性を示す要因を明らかにすることができた。次に成形性が生分解性ポリマーやリサイクルペット(再利用ペット)にアイオノマーをブレンドし、レオロジー特性について検討した。その結果、ナノ構造体が汎用ポリマーと相互作用する場合、ブレンドした試料は非相溶系の場合でも効果的に成形性を向上させることがわかった。

本年度は溶融変形下におけるナノ構造体(イオン結合やイオン凝集体によって形成された構造体)の構造観察と、成形性が悪いポリマーにナノ構造体を含むポリマー(アイオノマー樹脂)をブレンドした際の成形性評価を行った。構造観察では溶融・伸長変形下でのナノ構造体の変化をリアルタイムで観察した。昨年度までの研究から、イオン種の違いによってナノ構造体のサイズや構造体内部の架橋密度が異なることを明らかにした。また2成分のイオン種をブレンドした系では、ブレンド比の違いによって架橋密度が大きく変化した。これにより、レオロジー特性を大きな影響を与えているのはナノ構造体内部の架橋密度にあると考察した。今年度は昨年度の結果をもとに、溶融変形下におけるナノ構造体の変形過程を観察した。小角x線測定は高エネルギー研究機構において自作の溶融伸長装置を設置し、時間経過に伴うナノ構造体の形状変化を調べた。時間の経過(変形量)に伴ってピークが大きくなることから、伸長変形下でナノ構造体が伸長方向に変形したためと考えられる。小角x線測定の結果からは、MgやZnのような2価のイオン種は伸長方向に配列したが、Naはナノ構造体のうちいくつかが崩壊し残った構造体が伸長方向に配列したことがわかった。この結果を伸長粘度特性と比較して検討すると、ナノ構造体を含むポリマーは、構造体が変形し長時間緩和成分となるためひずみ硬化が増大すると考えられる。以上の研究より、良好な成形性を示す要因を明らかにすることができた。次に成形性が生分解性ポリマーやリサイクルペット(再利用ペット)にアイオノマーをブレンドし、レオロジー特性について検討した。その結果、ナノ構造体が汎用ポリマーと相互作用する場合、ブレンドした試料は非相溶系の場合でも効果的に成形性を向上させることがわかった。