バイオ・化学部 応用化学科

附木貴行 研究室

TSUKEGI Takayuki
LABORATORY

バイオマス素材を活用した、持続可能で安全なものづくり

バイオマス由来のプラスチックや繊維を活用し、環境循環型複合材料の研究開発を進めています。リニアエコノミー(つくる→使う→廃棄)ではなく、サーキュラーエコノミー(循環型経済)の考え方を採用し、廃棄をできる限り抑えることを目標としています。使用後の材料は回収し、リサイクル可能な構造を前提としたユニバーサルデザインを導入し、持続可能で安全なものづくりに取り組みます。

キーワード

  • 環境負荷低減技術
  • サーキュラーエコノミー
  • バイオマス素材
  • セルロースナノファイバー
  • ケミカルリサイクル

ニュース&トピックス

NEWS & TOPICS

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研究紹介

RESEARCH

新規相溶化剤による未来材料の創成

研究内容

ポリプロピレン(Polypropylene:PP)等の熱可塑性樹脂は,結合に関与できる表面官能基が存在しないため,界面接着性が乏しくCFRPとして物性を発現できないため,CFRTPの普及は歩みが遅く,材料の改質による高い物性のCFRTPの開発が望まれる.CFは炭素原子からなるため極性を持たない.CFと母材の界面接着性は低いため,力を加えた際にCFが母材から離れてしまい,CFの強度を十分に発揮することができない.そこで,CFの表面を改質させ,樹脂内での分散性,樹脂との接着性を向上させる処理をする必要がある.繊維と樹脂との間での界面接着性が低いため機械的特性の向上は難しい.既存の界面接着性を改善する方法として,繊維だけでなく樹脂の表面改質も必要であり,表面に官能基を持ったモノマー,ポリマーや重合触媒といった相溶化剤を配合する方法である.相溶化剤とは,有機物や無機物のように混和しにくい物同士を馴染ませる,界面活性剤的役割を持つ物質のことである.これらの方法により,CFとマトリックス樹脂の界面性質が改善され,CFRPの強度が向上する.また、更なる用途拡大や機械的特性向上のために,既存の性能を越える新規相溶化剤の開発が望まれている.我々は,PPの両末端に反応性二重結合を持つポリアクリル酸を共重合した相溶化剤を開発し,CFとPPの界面接着性を改善し,機械的特性の向上を図った.新規相溶化剤としてポリアクリル酸-アイソタクチックポリプロピレン-ポリアクリル酸トリブロック共重合体(Isotactic Polypropylene Polyacrylic acid:iPP-PAA,を株式会社三栄興業と共同研究し、その界面接着性の良さを証明した。図には既存の相溶化剤と新規相溶化剤のiPP-PAAのメカニズムを示す。

パームヤシ繊維を用いた複合材料の作製

研究内容

バイオマスからセルロース成分を取り出し、ナノ化したセルロースナノファイバー(Cellulose nanofibers:CNF)は軽量(低比重)、高強度・高弾性、低熱膨張などの様々な特徴から現在世界的に注目されており4)、プラスチックの強化剤として期待されている。我々はパルプからの純粋なCNFにとらわれず、バイオマスの主要構成物質であるリグニンやヘミセルロースを含むバイオマス由来の材料を直接ナノファイバー化したリグノセルロースナノファイバー(Lignocellulose nanofibers:LCNF)の有効利用する。繊維はナノファイバーとマイクロファイバーを組み合わせることによって、欠点を補い合い、高弾性率と高強度の双方の特徴を兼ね備えた複合材料を作製する。また解繊と混練を一度に行える機構を発明し、効率よく成形加工を行いコストを下げる。
論文:Sustainable one-pot process for the production of cellulose nanofiber and polyethylene / cellulose nanofiber composites. Journal of Cleaner Production Volume 207, 10 January 2019, Pages 590-599

教員紹介

TEACHERS

附木貴行  講師・博士(工学)

富山県立氷見高校出身

略歴

金沢工業大学工学部機械システム工学科卒。同大学大学院工学研究科材料設計工学専攻博士前期課程修了。同大学大学院同研究科材料設計工学専攻博士後期課程修了。石川県産業創出支援機構化学食品部勤務。豊橋技術科学大学COE研究員、近畿大学博士研究員、九州工業大学大学院生命体工学研究科博士研究員、本学革新複合材料研究開発センター研究員を経て、2021年本学講師就任。

専門分野

専門:複合材料、バイオマス繊維、高分子、材料設計、化学リサイクル

担当科目

修学基礎A  プロジェクトデザイン入門(実験)(建築学科)  プロジェクトデザインⅡ  応用化学専門実験・演習B  修学基礎B  プロジェクトデザインⅠ  プロジェクトデザイン実践(実験)(バイオ・化学)  応用化学専門実験・演習A  

オリジナルコンテンツ

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