[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

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. 理化学研究所が新元素発見 名前は「リケニウム」?
  2. 大鵬薬品、米社から日本での抗癌剤「アブラキサン」の開発・販売権を…
  3. <理研研究員>「論文3本」の実験データ改ざん
  4. 福井県内において一酸化炭素中毒事故(軽症2名)が発生
  5. 秋の味覚「ぎんなん」に含まれる化合物
  6. 化学 2005年7月号
  7. 核のごみを貴金属に 現代の錬金術、実験へ
  8. NECら、データセンターの空調消費電力を半減できる新冷媒採用シス…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 三井化学、出光興産と有機EL材料の協業体制構築で合意
  2. ストラディバリウスの音色の秘密は「ニス」にあらず
  3. ビタミンB12を触媒に用いた脱ハロゲン化反応
  4. ノーマン・アリンジャー Norman A. Allinger
  5. モリブデン触媒
  6. フェリックス・カステラーノ Felix N. Castellano
  7. 環境、人体に優しい高分子合成を開発 静大と製薬会社が開発
  8. IGZO
  9. 今年は国際周期表年!
  10. 化学者ネットワーク

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

注目情報

最新記事

二刀流センサーで細胞を光らせろ!― 合成分子でタンパク質の蛍光を制御する化学遺伝学センサーの開発 ―

第447回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院 理学系研究科化学専攻 生体分子化学研究室(キャ…

【12月開催】第4回 マツモトファインケミカル技術セミナー有機金属化合物「オルガチックス」の触媒としての利用-ウレタン化触媒としての利用-

■セミナー概要当社ではチタン、ジルコニウム、アルミニウム、ケイ素等の有機金属化合…

化学ゆるキャラ大集合

企業PRの手段の一つとして、キャラクターを作りホームページやSNSで登場させることがよく行われていま…

最先端バイオエコノミー社会を実現する合成生物学【対面講座】

開講期間2022年12月12日(月)13:00~16:202022年12月13日(火)1…

複雑なモノマー配列を持ったポリエステル系ブロックポリマーをワンステップで合成

第446回のスポットライトリサーチは、北海道大学 大学院工学研究院 応用化学部門 高分子化学研究室(…

河崎 悠也 Yuuya Kawasaki

河崎 悠也 (かわさき ゆうや) は、日本の有機化学者。九州大学先導物質化学研究所 …

研究者1名からでも始められるMIの検討-スモールスタートに取り組む前の3つのステップ-

開催日:2022/12/07  申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の…

吉田 優 Suguru Yoshida

 吉田 優(よしだ すぐる)は、日本の化学者。専門は、有機合成化学、ケミカルバイオロジー。2…

小山 靖人 Yasuhito Koyama

小山 靖人(こやま やすひと)は、日本の有機化学者。富山県立大学工学部医薬品工学…

ポンコツ博士の海外奮闘録XIV ~博士,釣りをする~

シリーズ累計20話!!タイトルの○数字がなくなりました。節々の回は出来る限り実験ネタや個人的なグッと…

Chem-Station Twitter

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

PAGE TOP