Radiation modification of bioplastic materials

バイオプラスチック材料の放射線改質

田子 敬典; 長澤 尚胤; 工藤 久明*; 田口 光正; 勝村 庸介*

Tago, Takanori; Nagasawa, Naotsugu; Kudo, Hisaaki*; Taguchi, Mitsumasa; Katsumura, Yosuke*

バイオプラスチック材料の放射線改質に関する実習を行った。植物由来のポリ乳酸やポリアミド11などのバイオプラスチックは、環境低負荷素材としてさまざまな分野での実用化が期待されている。ポリ乳酸は、耐熱性や耐衝撃性の低さが課題となり応用範囲が限定されている。本実習ではポリ乳酸に衝撃性の改善が期待できるポリアミド11をブレンドした放射線架橋技術を開発することによりポリ乳酸の耐熱性かつ耐衝撃性を改質することを目的とした。線量,雰囲気などの照射条件と架橋効率の関係及び熱的・機械的特性向上について、ゲル分率測定,熱機械分析や衝撃試験等にて評価した。架橋剤としてトリアリルイソシアヌレートを3重量%添加したポリ乳酸/ポリアミド11(重量比50/50)ブレンド体に電子線を100kGy照射すると、ゲル分率が約83%まで向上する。この得られた架橋ブレンド体がポリ乳酸及びポリアミド11の融点(それぞれ約175,185C)以上でも熱変形をほとんど起こさず、その衝撃値が約5kJ/mとポリ乳酸単体の2.5倍まで向上することを見いだした。

Poly (L-lactic acid)(PLA) is a hard and transparent bioplastic and now widespread with a potential to replace the conventional petroleum-derived plastics. The PLA crosslinked to improve the thermal property by irradiating with triallyl isocyanurate (TAIC). The impact resistance, however, is nearly un-improved. To improve the above-mentioned two properties of PLA, we investigated a new combination method of blending of PLA with polyamide11 (PA11) having high impact resistance, which is produced from castor oil, and then crosslinking with TAIC by radiation. The crosslinking structures were formed in irradiated PLA/PA11 blends with TAIC. The gel content of PLA/PA11 blends increased with increasing the mixing ratio of PA11 and absorbed dose. At the dose of 100 kGy and more, the network was formed about 80% in the PLA / PA11 blends. The thermal properties of the blends were evaluated from the deformation at the melting-temperature () by the thermo-mechanical analysis. The blends with high gel contents (80%) demonstrated very little deformation above the of PA11 around 185C. The improvement of the impact property was indicated by the Charpy impact testing. The blends (50/50wt%) irradiated with 100 kGy showed the higher impact resistance about 2.5 times of original PLA. Therefore, the applications of bioplastic will be expanded by the combination method of blending and radiation-induced crosslinking.