エポキシ樹脂マトリックスに対するメチルヒドロキシエチルセルロースの影響

メチル ヒドロキシエチル セルロース (MHEC) は、セメント系の増粘剤およびレオロジー調整剤として建設業界で広く使用されている水溶性セルロース エーテルです。セメント質材料の流動特性、加工性、接着性を改善することが知られており、コンクリート、モルタル、グラウト配合物に理想的な添加剤です。しかし、エポキシ樹脂マトリックスの特性に対する MHEC の影響はあまり注目されていません。

エポキシ樹脂は熱硬化性ポリマーの一種であり、その優れた機械的特性、耐薬品性、さまざまな基材への接着​​性により、航空宇宙、自動車、建設業界で広く使用されています。ただし、脆くて衝撃強度が低いため、用途によっては使用が制限されます。この問題に対処するために、研究者らは、エポキシ樹脂の靭性と耐衝撃性を向上させるために、セルロースエーテルを含むさまざまな添加剤の使用を研究してきました。

いくつかの研究で、エポキシ樹脂マトリックスの添加剤としての MHEC の使用が報告されています。たとえば、Kim らによる研究。(2019) エポキシベースの複合材料の機械的特性に対する MHEC の影響を調査しました。研究者らは、MHEC を添加すると、複合材料の破壊靱性と衝撃強さ、さらには熱安定性と耐水性が向上することを発見しました。著者らは、これらの改善は、MHEC がエポキシ樹脂マトリックスと水素結合を形成する能力によるものであり、それにより界面接着力が増加し、亀裂の伝播が防止されたと考えています。

Panらによる別の研究。(2017) エポキシ樹脂系の硬化挙動と機械的特性に対する MHEC の影響を調査しました。研究者らは、MHEC の添加により硬化時間が遅れ、エポキシ樹脂の最高硬化温度が低下することを発見しました。これは、MHEC の親水性によるものと考えられます。しかし、MHEC の添加により、硬化エポキシ樹脂の引張強度と破断点伸びも改善され、MHEC がエポキシ樹脂マトリックスの柔軟性と靭性を改善できることが示されました。

MHEC は、エポキシ樹脂マトリックスの機械的特性を改善することに加えて、エポキシベースのシステムのレオロジー特性にプラスの影響を与えることも報告されています。たとえば、Li らによる研究。(2019) エポキシベースの接着剤のレオロジーと機械的特性に対する MHEC の影響を調査しました。研究者らは、MHEC を添加すると接着剤のチキソトロピー挙動が改善され、フィラーの沈降が減少することを発見しました。MHECの添加により、接着剤の接着強度と耐衝撃性も向上しました。

全体として、MHEC をエポキシ樹脂マトリックスの添加剤として使用すると、系の機械的特性、靱性、レオロジー挙動の改善において有望な結果が示されています。MHEC がエポキシ樹脂マトリックスと水素結合を形成する能力は、これらの改善の背後にある重要なメカニズムであると考えられており、界面接着力の増加と亀裂伝播の減少につながる可能性があります。ただし、エポキシ樹脂マトリックスの特性に対する MHEC の影響を完全に理解し、エポキシベースの配合物でのこのセルロース エーテルの使用を最適化するには、さらなる研究が必要です。