高機能を有する環境調和型高分子ナノ複合材料の創製

开发高功能环保型聚合物纳米复合材料

• 批准号: 12J04570
• 负责人: 森棟 せいら
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J04570/
• 关键词: 高分子ナノ複合繊維; ナノダイヤモンド; 酸化グラフェン; ポリビニルアルコール; ポリメタクリル酸メチル; 超延伸; 配向; 物性; 高分子ナノ複合材料; セルロースナノファイバー; 構造

本研究は, ガラス管型を用いることにより, ポリピニルアルコール(PVA)/ナノダイヤモンド(ND)ナノ複合材料を繊維状に成形し, さらに延伸を行うことにより, 超延伸PVA/ND繊維を作製した。作製した超延伸(延伸倍率 : 30) PVA/ND繊維では, PVA微結晶は延伸方向に高配向(配向率95.4%)していることを明らかにした。引張り試験による力学物性の測定をおこなったところ, 未延伸繊維の力学物性はPVA/NDキャストフィルムと同様であった。一方, 超延伸を行うことにより, 力学物性は飛躍的に増加した。ここから, PVAの微結晶配向が繊維の力学物性に大きく影響することが示された. また, 超延伸繊維についてPVA繊維とナノ複合繊維の比較を行うと, NDを1Wt%充てんすることにより, 弾性率は35%, 強度は23%と大きく増加することが明らかとなった。したがって, 超延伸ナノ複合繊維は, PVA微結晶が高配向したことに加えNDの優れた補強効果が発現したことから, 高い力学物性を示すことを見出した。上述の超延伸PVA/ND繊維と同様に, 超延伸PVA/グラフェンオキサイド(GO)繊維を作製した。GOはシート状の形状を有していることから, 繊維内でPVAのみならずGOが配列することにより, さらなる力学補強効果を期待できる。GOをlwt%充てんしたナノ複合繊維は, 超延伸(延伸倍率50倍)を行うことにより弾性率が60GPaに達した。これは, ガラス繊維(弾性率70GPa)に匹敵・追随する値である。さらに, 超延伸PVA/GO繊維は, 優れた熱物性を示すことを明らかにした。GOを充てんしていないPVA繊維と比較して, GOを1wt%充てんしたナノ複合繊維の熱分解温度は, いずれの延伸倍率においても10℃高いことを明らかにした。これは, GOがPVA分子鎖の運動を抑制し, 熱分解に伴う生成物の放出をバリアしたためであると考えられる。

This study は ガ ラ ス tube type を with い る こ と に よ り, ポ リ ピ ニ ル ア ル コ ー ル (PVA) / ナ ノ ダ イ ヤ モ ン ド (ND) ナ ノ composites を 繊 d shape forming し に, さ ら に extension line を う こ と に よ り, super extension PVA/ND 繊 d を cropping し た. Cropping し た super extension (30) extension ratio: PVA/ND 繊 d で は, PVA micro crystal は に high to match to the extension direction (the ratio 95.4%) し て い る こ と を Ming ら か に し た. Extension and り test に よ る mechanical property determination of の を お こ な っ た と こ ろ, not extended 繊 d の mechanics property は PVA/ND キ ャ ス ト フ ィ ル ム と with others で あ っ た. On one side, the superextension を rows う とによ とによ, and the に increase of the mechanical and physical property を leap is た. こ こ か ら, PVA の micro crystal to が 繊 d の mechanics property に big き く influence す る こ と が shown さ れ た. ま た, super extension 繊 d に つ い て PVA 繊 d と ナ ノ line composite 繊 d の is を う と, ND を 1 wt % filling て ん す る こ と に よ り, 弾 は sex rate 35%, Intensity する 23%と large く く increase する とが bright ら となった となった し た が っ て, super extension ナ ノ composite 繊 d は, PVA micro crystal が high alignment し た こ と に plus え ND の optimal れ た reinforcing unseen fruit が 発 now し た こ と か ら, high mechanical property を い shown す こ と を shows し た. の super extension above PVA/ND 繊 d と with others に, super extension PVA / グ ラ フ ェ ン オ キ サ イ ド (GO) 繊 d を cropping し た. GO は シ ー ト shape の shape を し て い る こ と か ら, 繊 d within で PVA の み な ら ず GO が match column す る こ と に よ り, さ ら な る mechanical reinforcement working fruit を expect で き る. GO を LWT % filling て ん し た ナ ノ composite 繊 d は, super extension line (extension ratio 50 times) を う こ と に よ り 弾 sex rate が 60 gpa に da し た. Youdaoplaceholder2 れ, ガラス繊 dimension (elasticity of 70GPa)に match · follow する value である. さ ら に, super extension PVA/GO 繊 d は, optimal れ た を thermal physical properties in す こ と を Ming ら か に し た. GO を filling て ん し て い な い PVA 繊 d と compare し て, GO を 1 wt % filling て ん し た ナ ノ composite 繊 d の は, thermal decomposition temperature い ず れ の extension ratio に お い て も 10 ℃ high い こ と を Ming ら か に し た. こ れ は, GO が PVA molecular lock を inhibit し の movement, thermal decomposition に with う products released の を バ リ ア し た た め で あ る と exam え ら れ る.

项目成果

High Performance Polymer Composites with Nanocarbon Materials

纳米碳材料高性能聚合物复合材料

• 发表时间: 2013
• 期刊: SEN'I Gakkaishi
• 作者: Seira Morimune;Takashi Nishino
• 通讯作者: Takashi Nishino

ナノダイヤ修飾を施したセルロースナノファイバーから成るナノ複合材料の力学物性

纳米金刚石改性纤维素纳米纤维纳米复合材料的力学性能

• 发表时间: 2013
• 作者: 森棟 せいら;西野 孝;Michaela Salajkova;Qi Zhou;Lars Berglund;後藤 公也;畑 克彦
• 通讯作者: 畑 克彦

Poly(vinyl alcohol)/graphene oxide nanocomposites prepared by a simple eco-process

• DOI: 10.1038/pj.2012.58
• 发表时间: 2012-10-01
• 期刊: POLYMER JOURNAL
• 影响因子: 2.8
• 作者: Morimune, Seira;Nishino, Takashi;Goto, Takuya
• 通讯作者: Goto, Takuya

Structure and Properties of Poly (methyl methacrylate) Nanocomposites Reinforced with Granhene Oxide

氧化花岗岩增强聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料的结构与性能

• 发表时间: 2013
• 作者: Seira Morimune;Takashi Nishino;Takuya Goto
• 通讯作者: Takuya Goto