【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.19】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24YG0079

利用課題名 / Title

変成CNFの添加がPPの機械強度に与える影響

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）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）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（副 / Sub）次世代バイオマテリアル/Next-generation biomaterials

キーワード / Keywords

植物由来素材群/ Plant-based materials,複合材料/ Compound materials,プラスチック類/ Plastics, セルロース/cellurose,生分解性材料/ Biodegradable material,コンポジット材料/ Composite material,光学顕微鏡/ Optical microscope,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)

土屋 陽斗

所属名 / Affiliation

山形大学高分子・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

YG-008：力学試験機
YG-004：示差走査熱量計
YG-011：高分子相構造解析システム

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

自動車部材などに用いられるポリプロピレン（PP）は、強度や線膨張係数を改善するためにしばしば無機フィラーが添加される。この場合、弾性率は向上するものの、強度は低下してしまう。ここでは、フィラーとしてカーボンニュートラル素材であるセルナノファイバーをPPに添加し、強度がどのように変化するか検討を行う。

実験 / Experimental

セルロースは粉砕品を化学修飾することで親水性を下げ、PPへの分散度が向上するようにした。力学試験機（YG-008）を用いて引張試験を実施する。示差走査熱量計DSC(YG-004)を用いて熱量測定から結晶化度を算出する。偏光顕微鏡（YG-011）を用いてセルロースの分散性を評価する。

結果と考察 / Results and Discussion

図1に示すように未変成セルロースナノファイバー/PP複合体はPP単体に比べ引張試験の結果から強度、破断ひずみともに低下した。しかし、変成セルロースナノファイバー/PP複合材料についてはPP単体に比べ強度が向上した。ここでは示していないが、未変成CNFはPP中で目視できるほどの凝集体を形成しているが、図2に示すように変成セルロースナノファイバーはPP中で比較的良好に分散していることが分かる。CNF凝集体が小さく、数も少なくなり、ミクロスケールに分散したことが応力の集中を低減し物性が向上したと考えられる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図１,(a)PP(b)PP/変成CNF低置換度(c)PP/CNF高置換度

図２,顕微鏡画像　PP/変成CNF1wt%

図３,DSC測定　First heating

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

参考文献
高野智也、山形大学修士学位論文（2024年3月）

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.

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