[スポンサーリンク]

ケムステニュース

鉄鋼のように強いポリプロピレン

[スポンサーリンク]

一般的なプラスチックであるポリプロピレンを用いた鉄鋼のように強いプラスチック」が広島大学の研究チームから発表されたのでご紹介します。
(毎日新聞・中国新聞で報道されていました)(写真は中国新聞より)

ポリプロピレンは、樹脂生産量の20%程度を占め、ポリエチレンとともに最も一般的に利用されているプラスチックの一つです。身近なところでは、プラスチック容器などとして利用されています。


高分子は、その分子鎖が長いために完全な結晶化は起こらず、結晶部分と非晶部分が共存した構造をとります。
(結晶化しない・しにくい高分子もあります)
この非晶部分が高分子材料の強度を下げる原因となるため、高分子の結晶化度を高める研究が行われています。機能繊維として知られるアラミド繊維は、結晶化度を高めることで高い強度を獲得しています。

今回、広島大学の彦坂特任教授のグループは、リプロピレン融液を押し潰しながらその90%以上を結晶化させることでポリプロピレンの強度を飛躍的に向上させました。

押しつぶすだけとシンプルですが、ポリプロピレン融液や押しつぶし速度に高機能化の秘密があります。
まず、ポリポロピレン融液を過冷却状態にして結晶化が開始しやすくなるようにしておきます。続いて、細長い溝の中で、1秒間に数百倍伸長する程の速さでこのポリプロピレン融液を押しつぶし、高分子の分子鎖を左右に伸ばしながら結晶化させます。この操作でポリプロピレンのフィルムが得られます。

polypro2.jpg
図1. 過冷却ポリプロピレンからの結晶生成の様子 [1]
 

この時、一列に並んだ20~30ナノメートルの結晶がミリ秒(1000分の1秒)のスケールで形成されます。下の図2のように1本の高分子鎖が100個近くの結晶を貫通しているそうです。ナノサイズの結晶同士を共有結合を有する高分子が結び付けているため、全体の強度が向上します。炭素間共有結合の結合エネルギー約350kJ/mol (25℃)の、その強さが実感できます。

polypro3.jpg
図2. ナノ結晶中の高分子鎖 [1]
 

押しつぶす操作を加えるだけで重量当たりの引張破断強度が鉄鋼の2~5倍、アルミニウムの6倍に、耐熱性(熱変形量が3%以上となる温度)が従来品よりも50℃以上高い180℃近くにまで上昇したそうです。トップ写真にあるように高い透明性も獲得しています。

この研究の興味深いところは、
1. 材料は安い汎用プラスチックであるポリプロピレン
2. エンジニアリングプラスチック並みの強度・耐熱性
3. 押しつぶすだけで機能向上
と、大規模な工場でなくとも実現可能な技術で高機能ポリプロピレンを作成できることでしょう。

不安なところは、
1. フィルムの軸方向の引っ張りに強くとも、垂直方向の引っ張りにどこまでの強度を示すのか
2. 実際の高分子材料ように、添加剤を加えた場合でも同様に強度の向上が発現するのか
といったところでしょうか。また、熱に強いといってもやはりプラスチックなので、車のエンジン部などのかなりの高温になるところには使えません。ポリプロピレンの紫外線による劣化は、紫外線吸収剤の添加・塗布である程度防止可能かと思います。

1940年、「蜘蛛の糸よりも細く、鋼鉄よりも強い」とのキャッチコピーとともにナイロンが売り出されました。
それから70年。ついにポリプロピレンも鋼鉄に近づいたようです。

 

参考文献

[1] 科学技術振興機構プレスリリース http://www.jst.go.jp/pr/announce/20100419-2/index.html

Avatar photo

suiga

投稿者の記事一覧

高分子合成と高分子合成の話題を中心にご紹介します。基礎研究・応用研究・商品開発それぞれの面白さをお伝えしていきたいです。

関連記事

  1. 酸化銅/酸化チタンによる新型コロナウイルスの不活化およびそのメカ…
  2. 「消えるタトゥー」でヘンなカユミ
  3. 京大北川教授と名古屋大学松田教授のグループが”Air Liqui…
  4. 材料費格安、光触媒型の太陽電池 富大教授が開発、シリコン型から脱…
  5. 三菱化学グループも石化製品を値上げ、原油高で価格転嫁
  6. 被ばく少ない造影剤開発 PETがん診断に応用へ
  7. 積水化学、高容量電池の火炎防ぐ樹脂繊維複合材を開発
  8. サイエンスイングリッシュキャンプin東京工科大学

注目情報

ピックアップ記事

  1. スイスの博士課程ってどうなの?3〜面接と入学手続き〜
  2. 研究者のためのCG作成術②(VESTA編)
  3. 化学企業のグローバル・トップ50が発表【2022年版】
  4. 李昂 Ang Li
  5. 光・電子機能性分子材料の自己組織化メカニズムと応用展開【終了】
  6. 科学予算はイギリスでも「仕分け対象」
  7. 第35回安全工学シンポジウム
  8. 【マイクロ波化学(株) 石油化学/プラスチック業界向けウェビナー】 マイクロ波による新事業 石油化学・プラスチック業界のための脱炭素・電化ソリューション
  9. ライオン、男性の体臭の原因物質「アンドロステノン」の解明とその抑制成分の開発に成功
  10. 佐治木 弘尚 Hironao Sajiki

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2010年4月
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930  

注目情報

最新記事

次世代の二次元物質 “遷移金属ダイカルコゲナイド”

ムーアの法則の限界と二次元半導体現代の半導体デバイス産業では、作製時の低コスト化や動作速度向上、…

日本化学連合シンポジウム 「海」- 化学はどこに向かうのか –

日本化学連合では、継続性のあるシリーズ型のシンポジウムの開催を企画していくことに…

【スポットライトリサーチ】汎用金属粉を使ってアンモニアが合成できたはなし

Tshozoです。 今回はおなじみ、東京大学大学院 西林研究室からの研究成果紹介(第652回スポ…

第11回 野依フォーラム若手育成塾

野依フォーラム若手育成塾について野依フォーラム若手育成塾では、国際企業に通用するリーダー…

第12回慶應有機化学若手シンポジウム

概要主催:慶應有機化学若手シンポジウム実行委員会共催:慶應義塾大学理工学部・…

新たな有用活性天然物はどのように見つけてくるのか~新規抗真菌剤mandimycinの発見~

こんにちは!熊葛です.天然物は複雑な構造と有用な活性を有することから多くの化学者を魅了し,創薬に貢献…

創薬懇話会2025 in 大津

日時2025年6月19日(木)~6月20日(金)宿泊型セミナー会場ホテル…

理研の研究者が考える未来のバイオ技術とは?

bergです。昨今、環境問題や資源問題の関心の高まりから人工酵素や微生物を利用した化学合成やバイオテ…

水を含み湿度に応答するラメラ構造ポリマー材料の開発

第651回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院工学研究科(大内研究室)の堀池優貴 さんにお願い…

第57回有機金属若手の会 夏の学校

案内:今年度も、有機金属若手の会夏の学校を2泊3日の合宿形式で開催します。有機金…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー