セルロースナノファイバーの構造化に関する基礎的研究

纤维素纳米纤维的结构化基础研究

基本信息

批准号：
09F09803
负责人：
矢野浩之
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09F09803/
关键词：
セルロースナノファイバーポリ乳酸樹脂非晶性アセチル化微細発砲超臨界二酸化炭素超臨界二酸化炭素発泡発泡性ポリビニルアルコール結晶性微細発泡超臨界炭酸ガス超臨界炭酸ガス発泡発泡径繊維強化ナノコンポジットバイオミメティック透明性

项目摘要

昨年度までは、セルロースナノファイバー(CNF)が均一に分散し、かつマトリックスとの高い相互作用を有するナノコンポジットでの微細発泡を目的として、CNF強化ポリビニルアルコールについて検討を進め、2.2wt%CNF添加において平均1.4μmの発泡径で、発泡密度:1.26E+11を達成した。今年度はこれらの成果を踏まえ、セルロースナノファイバー添加による非晶性ポリ乳酸樹脂の微細発泡を試みた。アセチル化処理によるDSは0.44とした。シート状試料の直線光透過率や破断面からアセチル化処理したCNFは無処理CNFよりポリ乳酸樹脂中に均一に分散していることが知られた。これらの試料については粘弾性特性を評価し、微細発泡挙動の解析の基礎データとした。60℃、12-20MPaで超臨界二酸化炭酸処理を行った後、一気に解圧した試料について破断面のSEM観察を行い発泡径、発泡密度を評価した。その結果、表面をアセチル化処理したCNFにおいて無処理CNFより小さな発泡径が得られ、9wt%のアセチル化CNF添加では、平均3.3μmの発泡径で発泡密度:5.6E+10の比較的均質な発泡体を得ることが出来た。また、試料の表面付近においてナノメートルオーダーのセルも観察された。このことから、今後、CNF添加量、表面化学修飾の種類と量、発泡核剤の添加、樹脂、発泡条件、等の検討を行うことで、ナノレベルの発泡径を有する高機能微細発泡体創成の可能性が示唆された。

直到去年，我们一直在研究 CNF 增强聚乙烯醇，用于纳米复合材料中的微发泡，其中纤维素纳米纤维 (CNF) 均匀分散并与基体具有高相互作用，泡沫密度达到 1.26E+11。平均泡沫直径为1.4μm。基于这些结果，今年我们尝试通过添加纤维素纳米纤维来实现非晶态聚乳酸树脂的微发泡。乙酰化处理的 DS 为 0.44。从片材样品的线性透光率和断裂面发现，乙酰化CNF比未处理的CNF更均匀地分散在聚乳酸树脂中。对这些样品的粘弹性进行了评估，并将其用作微发泡行为分析的基础数据。在60℃、12-20MPa的超临界二氧化碳处理后，立即释放压力，用SEM观察断裂面，评价泡沫直径和泡沫密度。结果表明，表面乙酰化的CNF比未处理的CNF具有更小的泡沫直径，且添加9wt%乙酰化CNF后，平均泡沫直径为3.3μm，泡沫密度为5.6E+10，较为均匀。我能够获得泡沫。在样品表面附近还观察到纳米级细胞。在此基础上，我们将继续研究CNF的添加量、表面化学改性的类型和用量、泡沫成核剂、树脂的添加量、发泡条件等，打造纳米级泡沫直径的高性能微泡沫的可能性。