Elucidation of temperature- humidity dependence of photo-aging mechanisms for polymeric coatings on building use and accompanying macroscopic properties change

阐明聚合物涂层光老化机制对建筑用途的温度-湿度依赖性以及伴随的宏观性能变化

基本信息

批准号：
19J20126
负责人：
石田崇人
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は，当該研究課題の最終年度にあたる．前年度に引き続き，自作紫外線照射装置を用い建材用高分子クリア塗膜(モデル試料)を対象に劣化サンプルを作成し，化学構造レベルのミクロスケールから要求性能などマクロスケールにわたる横断的な劣化の分析「マルチスケール劣化解析」を実施した．本年度の主な成果は，ミクロな劣化反応機構を全て列挙した上で支配方程式を解く劣化反応kineticモデルを構築し，Progress in Organic Coatings誌に掲載された．当該の成果は北海道大学・産業技術総合研究所・パリ国立工芸学校ENSAMの3者国際協同研究として実施された．高分子材料が劣化する上で最も重要な劣化の化学反応である酸化劣化反応のkineticsを支配する反応速度論的方程式の誘導を行い，そのモデルを用いた酸化劣化の進行状況予測の妥当性検証を多角的なキャラクタリゼーションを通じて行った．2021年度までに本研究課題に取り組んできた結果として，光劣化におけるミクロ・メソスケールにおける劣化予測モデルの構築を達成し，マクロな物性変化とも半定量的に比較可能な予測精度・スケール横断の可能性を見ることができた点において，2019年度から現在まで当研究課題は非常に順調に成果が得られたと言える．今後の課題としては，工業用途で実際に用いられている材料にこれまでの知見を適用するためには，コンポジット化された材料へのさらなる理解や添加剤等の影響に関してさらなる議論が必要であると思われるが，それらの課題は今後さらなる検討を重なる価値と社会的意義があるものであると考える．

今年是该研究项目的最后一年。延续去年，我们利用自制的紫外线照射装置制作了建材用聚合物透明涂料的降解样品（模型样品），并从化学结构层面的微观尺度到所需的宏观尺度进行了截面劣化分析。进行了“多尺度恶化分析”。今年的主要成果是构建了降解反应动力学模型，枚举了所有微观降解反应机理并求解了控制方程，该模型发表在《Progress in Organic Coatings》杂志上。该成果是北海道大学、国立先进工业科学技术研究所和巴黎国立工业艺术学院 ENSAM 之间的国际合作研究项目。我们推导了控制氧化降解反应动力学的反应动力学方程，氧化降解反应是聚合物材料降解中最重要的化学反应，并通过多方面的表征验证了使用该模型预测氧化降解进程的有效性。通过在2021财年开展这一研究课题，我们已经实现了光降解微观和介观尺度降解预测模型的构建，并且预测精度和跨尺度能力可以与光降解进行半定量比较。可以说这个研究项目从2019年到现在取得了非常好的成果，我们能够看到宏观物理性质的变化。作为未来的挑战，为了将迄今为止的知识应用于工业应用中实际使用的材料，需要进一步讨论添加剂等的影响，并更好地理解复合材料。但是，我们认为这些问题。具有值得今后进一步考虑的价值和社会意义。

项目成果

期刊论文数量（25）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Theoretical study of structural alteration by UV irradiation in acrylic-urethane coatings and relationship between significant structural change and degelation behavior

丙烯酸聚氨酯涂料中紫外线照射结构变化的理论研究以及显着结构变化与脱胶行为之间的关系

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takato Ishida;Ryoma Kitagaki;Hideaki Hagihara
通讯作者：
Hideaki Hagihara

Intrinsic Differences on the Photodegradation Mechanisms between Pigmented and Non-pigmented Coatings Determined by Multi-scale Analysis

通过多尺度分析确定着色和非着色涂料光降解机制的本质差异

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
Proceedings of 15th International Conference on Durability of Building Materials and Components
影响因子：
0
作者：
3.Takato Ishida;Ryoma Kitagaki;Hideaki Hagihara;Yogarajah Elakneswaran
通讯作者：
Yogarajah Elakneswaran

Role of moisture in photo-ageing -macromolecular architecture evolution of acrylic-urethane network

水分在光老化中的作用-丙烯酸-聚氨酯网络的大分子结构演化

DOI：
10.1016/j.polymertesting.2021.107123
发表时间：
2021
期刊：
Polymer Testing
影响因子：
5.1
作者：
Ishida Takato;Kitagaki Ryoma;Hagihara Hideaki;Elakneswaran Yogarajah
通讯作者：
Elakneswaran Yogarajah

Thermal aging of acrylic-urethane network: Kinetic modeling and end-of-life criteria combined with mechanical properties

DOI：
10.1016/j.porgcoat.2021.106654
发表时间：
2022-02
期刊：
Progress in Organic Coatings
影响因子：
6.6
作者：
Takato Ishida;E. Richaud;M. Gervais;Alain Gaudy;R. Kitagaki;Hideaki Hagihara;Y. Elakneswaran
通讯作者：
Takato Ishida;E. Richaud;M. Gervais;Alain Gaudy;R. Kitagaki;Hideaki Hagihara;Y. Elakneswaran

陽電子消滅寿命測定による塗膜樹脂の自由体積空隙サイズ評価と劣化解析

通过正电子湮灭寿命测量评估涂层树脂的自由体积孔径和劣化分析