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J-GLOBAL ID：201902295423364738   整理番号：19A2711866

短炭素繊維強化高分子:潜在的に持続可能な資源ベースのバイオ複合材料を技術者に利用するためのリグニンの利用【JST・京大機械翻訳】

Short Carbon Fiber Reinforced Polymers: Utilizing Lignin to Engineer Potentially Sustainable Resource-Based Biocomposites

著者 (7件)： Szabo Laszlo (Institute of Science and Engineering, Kanazawa University, Kanazawa, Japan) ,  Milotskyi Romain (Institute of Science and Engineering, Kanazawa University, Kanazawa, Japan) ,  Fujie Tetsuo (Institute of Science and Engineering, Kanazawa University, Kanazawa, Japan) ,  Tsukegi Takayuki (Innovative Composite Center, Kanazawa Institute of Technology, Hakusan, Japan) ,  Wada Naoki (Institute of Science and Engineering, Kanazawa University, Kanazawa, Japan) ,  Ninomiya Kazuaki (Institute for Frontier Science Initiative, Kanazawa University, Kanazawa, Japan) ,  Takahashi Kenji (Institute of Science and Engineering, Kanazawa University, Kanazawa, Japan)
資料名： Frontiers in Chemistry (Web)  (Frontiers in Chemistry (Web))
巻： 7  ページ： 757  発行年： 2019年 
JST資料番号： U7065A  ISSN： 2296-2646  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： スイス (CHE)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 炭素繊維強化複合材料は,将来の材料世界において重要な役割を果たす可能性がある。しかし,それらの成功は,それらがグローバルな持続可能性目的を進めるのに寄与できる程度に依存している。バイオマスから潜在的に誘導され得るこれらの複合材料における高分子の利用は,次世代製造業にとって確かに重要である。それにもかかわらず,炭素繊維強化持続可能資源ベースのバイオ複合材料を設計するためには,深い理解と調整繊維-マトリックス相互作用が重要な課題である。本研究では,セルロース誘導体(プロピオン酸セルロースと酢酸セルロース)を,バイオマスから潜在的に製造できるモデルポリマーマトリックスとして利用し,調製した短炭素繊維強化複合材料の機械的性質を,繊維表面上の機能的バイオベースリグニン被覆により設計した。さらに,ポリアミド6ベース複合材料も調製し,この重合体の単量体を,将来(5-ヒドロキシメチルフルフラルを通して)リグノセルロース系バイオマスから誘導したC_6糖を用いて得ることができた。リグニンは工業的に拡張可能なエポキシ化反応により炭素繊維表面に固定化された。表面改質は,プロピオン酸セルロースとポリアミド6複合材料の機械的性質に有益な影響を及ぼした。さらに,著者らの結果は,セルロース系マトリックスが高分子鎖運動を制限し,ストレス発生を促進する剛性繊維セグメントの存在に非常に敏感であることも明らかにした。これらの複合材料を設計するとき,セルロースマトリックス(分子量,結晶度)の物理化学的性質が,高分子鎖移動度と関連して,注意深く考慮される必要があることを示した。同時に,ポリアミド6は,大きな脆性材料に導くことなく短炭素繊維に適合する優れた能力を示し,この場合,最大引張強さ~136MPaが20wt%繊維負荷で得られた。これらの結果は,劣った機械的性質を示す石油ベースのポリプロピレンマトリックスのそれとさらに対比された。著者らの研究は,バイオマス由来の資源を用いて誘導され,設計された炭素繊維強化ポリマが,持続可能な将来のための有望なグリーン材料であることを明確に示している。Copyright 2019 The Author(s) All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 剛性 ,  被覆 ,  単量体 ,  バイオマス ,  *炭素 ,  セルロース ,  相互作用 ,  *リグニン ,  重合体 ,  *炭素繊維 ,  *高分子 ,  引張強さ ,  *複合材料
準シソーラス用語： *バイオ複合材料 ,  *持続可能 , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (7件)： リグニン ,  バイオ複合材料 ,  炭素繊維 ,  表面改質 ,  不連続強化 ,  セルロース ,  ポリアミド6

分類 (2件)： 植物生理学一般  (EH02010Y) ,  遺伝子発現  (EC02040Q)

引用文献 (41件)：

• Buntara T., Noel S., Phua P. H., Melián-Cabrera I., de Vries J. G., Heeres H. J. (2011). Caprolactam from renewable resources: catalytic conversion of 5-hydroxymethylfurfural into caprolactone. Angew. Chem. Int. Ed. 50, 7083-7087. doi: 10.1002/anie.201102156
• Chen G.-Q., Patel M. K. (2012). Plastics derived from biological sources: present and future: a technical and environmental review. Chem. Rev. 112, 2082-2099. doi: 10.1021/cr200162d
• Fang W., Yang S., Wang X.-L., Yuan T.-Q., Sun R.-C. (2017). Manufacture and application of lignin-based carbon fibers (LCFs) and lignin-based carbon nanofibers (LCNFs). Green Chem. 19, 1794-1827. doi: 10.1039/C6GC03206K
• Frank E., Steudle L. M., Ingildeev D., Spörl J. M., Buchmeiser M. R. (2014). Carbon fibers: precursor systems, processing, structure, and properties. Angew. Chem. Int. Ed. 53, 5262-5298. doi: 10.1002/anie.201306129
• Fu S.-Y., Lauke B. (1996). Effects of fiber length and fiber orientation distributions on the tensile strength of short-fiber-reinforced polymers. Compos. Sci. Technol. 56, 1179-1190. doi: 10.1016/S0266-3538(96)00072-3

タイトルに関連する用語 (5件)： 炭素 ,  繊維強化高分子 ,  資源 ,  バイオ複合材料 ,  リグニン