[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

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

The following two tabs change content below.
suiga
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. 肥満防止の「ワクチン」を開発 米研究チーム
  2. 室温で液状のフラーレン
  3. 化学五輪で日本の高校生2人が金メダル
  4. 「男性型脱毛症薬が登場」新薬の承認を審議
  5. 114番元素と116番元素が正式認可される
  6. 虫歯退治に3種の抗菌薬
  7. 2009年度日本学士院賞、化学では竜田教授が受賞
  8. 富山化学 「YP-18 」の開発を開始

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 電子豊富芳香環に対する触媒的芳香族求核置換反応
  2. ヒドロアシル化界のドンによる巧妙なジアステレオ選択性制御
  3. 「次世代医療を目指した細胞間コミュニケーションのエンジニアリング」ETH Zurich、Martin Fussenegger研より
  4. グラフェン技術の最先端 ~量産技術と使いやすさの向上、今後の利用展開~
  5. スポンジシリーズがアップデートされました。
  6. ポリフェノールに食品アレルギー予防効果
  7. ゴジラ級のエルニーニョに…出会った!
  8. 生物指向型合成 Biology-Oriented Synthesis
  9. ヘテロ環ビルディングブロックキャンペーン
  10. アカデミア有機化学研究でのクラウドファンディングが登場!

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

化合物の秤量

数mgを量り取るといったことは多くの化学系の研究者の皆様が日常的にされていることかと思います。しかし…

小スケールの反応で気をつけるべきこと

前回はスケールアップについて書いたので、今回は小スケールの反応での注意すべきことについてつらつらと書…

尿から薬?! ~意外な由来の医薬品~ その1

Tshozoです。今まで尿に焦点をあてた記事を数回書いてきたのですが、それを調べるうちに「1…

OPRD誌を日本プロセス化学会がジャック?

OPRD(Organic Process Research & Development)はJ…

ワークアップの悪夢

みなさま、4月も半分すぎ、新入生がラボに入ってきていると思います。そんな頃によく目にするのが、エマル…

単一分子の電界発光の機構を解明

第194回のスポットライトリサーチは、理化学研究所Kim表面界面科学研究室で研究員を務められていた、…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP