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出崎 亮; 上地 宏樹*; 羽倉 吉彦*; 岸 肇*
JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 29, 2015/03
本研究では、J-PARCやITERに設置される超伝導磁石システム用電気絶縁材料として応用が期待されているシアネートエステル/エポキシ樹脂について、物理化学的特性変化の面から放射線照射効果を解明することを目的としている。これまでに、室温真空中において100MGyまでガンマ線を照射すると、水素, 一酸化炭素, 二酸化炭素が発生すること、樹脂のガラス転移温度が初期値の80%である180
Cまで低下することを明らかにしているが、本報では、放射線照射によって分解する化学構造の解明を核磁気共鳴法による分子構造解析により行なった。その結果、シアネートエステルとエポキシの間の架橋構造を構成するシアヌレート, イソシアヌレート, オキサゾリジノン骨格に結合するエーテル鎖が切断されていることが分かった。以上のことから、シアネートエステル/エポキシ樹脂に放射線を照射すると、シアネートエステルとエポキシの間で形成される架橋構造におけるエーテル鎖が切断され、ガス発生やガラス転移温度の低下が起こることが明らかになった。
-ray irradiation on a cyanate ester/epoxy resin出崎 亮; 上地 宏樹*; 羽倉 吉彦*; 岸 肇*
Radiation Physics and Chemistry, 98, p.1 - 6, 2014/05
被引用回数：22 パーセンタイル：86.43(Chemistry, Physical)J-PARCやITERに設置される超伝導磁石システム用電気絶縁材料として応用が期待されているシアネートエステル/エポキシ樹脂について、室温真空中において100MGyまでの線照射を行い、物理化学的特性や機械的特性に及ぼす放射線照射の影響を調べた。その結果、線照射後、水素,一酸化炭素,二酸化炭素のガスが発生すること、樹脂のガラス転移温度が初期値の80%である180Cまで低下すること、曲げ強度が初期値の90%である170MPaまで低下することが明らかになった。また、核磁気共鳴法による分子構造解析の結果、シアネートエステルとエポキシの間での架橋構造を構成するシアヌレート,イソシアヌレート,オキサゾリジノン骨格に結合するエーテル鎖が切断されていることが分かった。以上のことから、シアネートエステル/エポキシ樹脂の放射線劣化は、シアネートエステルとエポキシの間で形成される架橋構造におけるエーテル鎖の切断に起因することが明らかになった。
線特性上地 宏樹*; 羽倉 吉彦*; 中川 貴晴*; 松田 聡*; 岸 肇*; 出崎 亮; 大島 武
no journal, ,
陽子加速器に設置される超伝導磁石システムの絶縁材料として、シアネート/エポキシ樹脂が期待されている。しかしながら、この樹脂の耐放射線性を詳細に評価した研究はほとんどない。そこで本研究では、エポキシの分子構造を変化させたシアネート/エポキシ樹脂について線照射後の発生ガス分析,動的粘弾性試験等を行い、分子構造が耐放射線性に及ぼす影響を調べた。その結果、すべての樹脂について線照射後、ガラス転移温度の低下が見られたが、その順序はビスF型
ビスE型ビスA型(エポキシ)となることが明らかになった。このことから、分子構造と耐放射線性の間には相関があることが示唆された。
線照射による物性変化上地 宏樹*; 出崎 亮; 羽倉 吉彦*; 松田 聡*; 岸 肇*
no journal, ,
シアネート/エポキシ樹脂は、大強度加速器や核融合炉等の原子力関連施設において電気絶縁材料としての応用が期待されているが、これまで放射線照射による樹脂の物性変化メカニズムを研究した例は少ない。そこで、本研究では、線照射がシアネート/エポキシ樹脂の物性や架橋構造に及ぼす影響を調べた。その結果、照射によって曲げ弾性率,密度が増加することが明らかになった。これは、照射によってシアネート-エポキシ間の架橋構造の破壊・再結合が起こり、樹脂内部のナノボイドが減少したためと考えられる。
出崎 亮; 羽倉 吉彦*; 上地 宏樹*; 大島 武; 岸 肇*
no journal, ,
エポキシ系樹脂は原子力関連施設において、電気絶縁材料,接着剤,塗料等として幅広く使用されている。一般に、エポキシ系樹脂は硬化剤を用いて架橋させることにより製造される。しかしながら、硬化剤の化学構造は多種多様であり、得られる樹脂の耐放射線性に影響を及ぼすと考えられる。そこで本研究では、エポキシ系樹脂の硬化剤の化学構造が樹脂の耐放射線性に及ぼす影響を調べ、最も高い耐放射線性を示す硬化剤について検討した。その結果、ベンゼン環,C-N結合を構造中に含む硬化剤を用いて硬化させた樹脂が高い耐放射線性を示し、特に、シアネートエステルを硬化剤としたエポキシ系樹脂が最も優れた耐放射線性を示すことが明らかになった。
-rays on cyanate ester / epoxy resins出崎 亮; 上地 宏樹*; 羽倉 吉彦*; 松田 聡*; 岸 肇*
no journal, ,
J-PARCミュオンビームラインに設置される超伝導磁石システムにおいては、ターゲットがシステムのボア内に置かれるため、数十MGyの耐放射線性を有する電気絶縁材料が必要であり、シアネートエステル/エポキシ樹脂が検討されている。しかし、シアネートエステル,エポキシともに多種の化学構造があるため、これらの組合せ,配合比を最適化して数十MGyの耐放射線性を有する樹脂を開発する必要がある。その開発に向けた技術指針を得るためには、基礎的な放射線劣化メカニズムの解明が重要であり、本研究では、モデル樹脂として、ビスフェノールA型のシアネートエステル、同型のエポキシを重量比1:1で配合した樹脂を作製し、線照射による劣化メカニズムを解明することを目的とした。線照射後の樹脂の動的粘弾性試験と発生ガス分析の結果から、シアネートエステル-エポキシ間で形成する架橋点で分子鎖の切断が起こるとともに、水素,二酸化炭素等のガスが発生することがわかった。また、照射後の樹脂の3点曲げ強度は低下したが、100MGy照射後も初期値の約90%である180MPaを維持することがわかった。以上の結果から、シアネートエステル/エポキシ樹脂の放射線劣化はシアネートエステル-エポキシ間で形成する架橋構造の崩壊に起因することを明らかにした。
線特性に及ぼす硬化剤の化学構造の影響有村 健*; 出崎 亮; 上地 宏樹*; 羽倉 吉彦*; 岸 肇*
no journal, ,
成形性や電気絶縁性、耐放射線性に優れるエポキシ樹脂は、原子力関連施設において塗料や接着剤、電気絶縁基板等として利用されている。用途に応じてエポキシ主剤と硬化剤が選定されるが、硬化剤には化学構造の異なる様々な種類が存在する。エポキシ樹脂の放射線劣化挙動に及ぼす影響を主剤と硬化剤の組み合わせという観点から調べた例はない。そこで本研究では、化学構造の異なる硬化剤を用いて作製したエポキシ樹脂に、真空中室温で線を照射し、硬化剤の違いがガス発生挙動に及ぼす影響を調べた。硬化剤として、アミン系(DDM),アニオン重合系(TDMP), 酸無水物系(HHPA), フェノール系(PN)を検討した結果、化学構造中にC-N結合あるいはベンゼン環を有するDDM, TDMP, PNの硬化剤を用いて作製したエポキシ樹脂からの水素,一酸化炭素,二酸化炭素ガスの発生が抑制されることが明らかになった。今後、機械的特性等との関係を詳細に調べ、硬化剤の化学構造がエポキシ樹脂の放射線分解に及ぼす影響を解明する。
