【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.07.22】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23YG0070
利用課題名 / Title
高分子接着剤の研究
利用した実施機関 / Support Institute
山形大学 / Yamagata Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies（副 / Sub）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials
キーワード / Keywords
接着剤,エポキシ化大豆油,バイオマス,成形/ Molding,異種材料接着・接合技術/ Dissimilar material adhesion/bonding technology,高強度・生分解性プラスチック/ High-strength, biodegradable plastic
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
関谷 清俊
所属名 / Affiliation
山形大学工学部高分子・有機材料工学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
既存の接着剤のほとんどは化学由来のもので、自然由来のものは少ない。代表的な接着剤としてエポキシ系、ウレタン系、アクリル系接着剤があるがこれらのほとんどが化学由来であり環境への負荷が考えられる。そこで私は大豆油を用いた自然由来接着剤の設計を考えた。これまで大豆油は主に食用として使われてきたが、近年、大豆油を用いた洗剤や塗料などの研究・開発が行われている。また、大豆油の二重結合をエポキシ基に変性させたエポキシ化大豆油（ESO）の主な性質としては、エポキシ基の反応性が高いため様々な自然由来物質を硬化剤として使える可能性がある。以上のことから、エポキシ化大豆油を主剤、クエン酸を硬化剤として用いた自然由来のエポキシ系接着剤の設計を本研究では目的とした。したがって、 始めに接着剤の作製が可能であるかを調べた。さらに、作製した接着剤の最適な硬化条件を見つけるためせん断剥離試験を行い接着特性を評価した。
実験 / Experimental
試料作製には以下の主剤、硬化剤を使用した。主剤：エポキシ化大豆油 （ケムケイザーSE-100 三和合成化学製）硬化剤：クエン酸(富士フィルム和光純薬（株）製)接着性評価：10×50×1.0mm のアルミニウム試験片同士を作製した接着剤で接着した。その後、万能試験機 3342(INSTRON 社製)により 10mm/min でせん断剥離試験を行った。X線非破壊検査装置 (TXScanner, Micro-focus X-ray CT scanner, 設備ID：YG-602)を用いてアルミニウム試験片同士の接着界面に気泡が発生しているかどうかを確認した。
結果と考察 / Results and Discussion
エポキシ基とカルボキシ基のモル比 R （以下 R とする）を変化させた全ての試料においてエポキシ基のピークが弱くなり、硬化反応が進んでいることが分かる。これはエポキシ基とカルボキシ基による架橋構造が形成されたことを表している。 また、 硬化温度64℃、 R を1.0,1.2,1.5にした試料のせん断剥離強度から、R を変化させた3 つの試料で約 4 MPa の強度という結果になった。また、R が1.0～1.5 の範囲では R がせん断剥離強度に与える影響が少ないことが分かる。以上より、ESO とクエン酸から接着剤の作製が可能であるとわかった。また、R を 1.0、硬化温度を 64℃,90℃,110℃,130℃,150℃と変化させた試料のせん断剥離強度を図 3 に示す。硬化温度が高くなるほどせん断剥離強度が大きくなると予想したが、逆の結果になった。これは、接着剤が硬化しすぎたことや架橋構造のランダム性が大きくなったことが要因として考えられる。 加えて、本研究では接着剤の硬化時間を 24 時間に固定して行った。しかし、硬化時間を短くし、硬化温度を高くするなどの操作を行うことによって今回最大強度 5.8MPa を示した試料（硬化条件：24 時間硬化、硬化温度 90℃、R=1.0）よりもさらにせん断剥離強度を向上させることができると考えている。X線非破壊検査測定により微細な気泡が発生しているものが散見されたが、せん断剥離試験に影響が出るほどの気泡は確認されなかった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図 １．硬化温度 64℃、R=1.0,1.2,1.5におけるせん断剥離強度
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 山形大学工学部高分子有機材料工学科 卒業研究発表会 R6.2.14．
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件