(57)【要約】【課題】廃棄される発泡ポリスチレン資源もしくは廃棄されるポリスチレン系樹脂資源をナノコンポジット組成物の原料として、イオン性液体で有機化処理をした層状粘土鉱物との複合化を行ない、ナノコンポジット組成物及びその製造方法を提供すること。【解決手段】廃棄される発泡ポリスチレンもしくは廃棄されるポリスチレン系樹脂からなるポリスチレン系樹脂成形体のマテリアルリサイクルを行なう際、前記再生ポリスチレン系樹脂成形体と、充填材としてイオン性液体で有機化処理した層状粘土鉱物とを溶液下もしくは溶融混練下で複合化した、物理的性質や化学的性質等が優れたポリスチレン系ナノコンポジット組成物を製造することで、前記ポリスチレン系樹脂成形体のマテリアルリサイクルを可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄される発泡ポリスチレンもしくは廃棄されるポリスチレン系樹脂からなるポリスチレン系樹脂成形体を、前記発泡ポリスチレンもしくは前記ポリスチレン系樹脂成形体に対して溶解性を有する有機溶剤に溶解させて樹脂溶液を作り、前記樹脂溶液内の前記有機溶剤を抽出すると同時に、前記樹脂溶液より前記ポリスチレン系樹脂を再生し、再生した前記ポリスチレン系樹脂を、イオン性液体で有機化処理をした層状粘土鉱物とを混練により複合化したナノコンポジット組成物を所定形状に成形したことを特徴とするナノコンポジット組成物の製造方法。
【請求項２】
廃棄物される発泡ポリスチレンもしくは廃棄されるポリスチレン系樹脂からなるポリスチレン系樹脂成形体を、前記発泡ポリスチレンもしくは前記ポリスチレン系樹脂成形体に対して溶解性を有する有機溶剤に溶解させて樹脂溶液を作り、前記樹脂溶液とイオン性液体で有機化処理をした層状粘土鉱物とを分散・混練して、前記樹脂混合溶液内の前記有機溶剤を抽出すると同時に、前記樹脂混合溶液より、イオン性液体で有機化処理をした層状粘土鉱物を含有した前記ポリスチレン系樹脂を再生することを特徴とするナノコンポジット組成物の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のナノコンポジット組成物の製造方法において、前記有機溶剤として用いる溶剤がケトン類、エステル類、多価アルコールエーテル、酢酸エステル類、エーテル類、ハロゲン化炭化水素類、ニトロ化合物、アミン類からなる群より選ばれた一種以上の溶剤であることを特徴とするナノコンポジット組成物の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のナノコンポジット組成物の製造方法において、前記有機溶剤として用いる溶剤が、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類からなる群より選ばれた一種以上の溶剤と、アルコール類や多価アルコール類からなる群より選ばれた一種以上の溶剤との混合溶剤であることを特徴とするナノコンポジット組成物の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のナノコンポジット組成物の製造方法において、廃棄される発泡ポリスチレンもしくは廃棄されるポリスチレン系樹脂からなるポリスチレン系樹脂成形体を、前記発泡ポリスチレンもしくは前記ポリスチレン系樹脂成形体に対して溶解性を有する有機溶剤に溶解させて樹脂溶液を作り、前記樹脂溶液内の前記有機溶剤を抽出すると同時に、前記樹脂溶液より前記ポリスチレン系樹脂を再生し、再生した前記ポリスチレン系樹脂を、イオン性液体で有機化処理をした層状粘土鉱物と混練により複合化することを特徴とするナノコンポジット組成物。
【請求項６】
請求項４に記載のナノコンポジット組成物の製造方法において、廃棄される発泡ポリスチレンもしくは廃棄されるポリスチレン系樹脂からなるポリスチレン系樹脂成形体を、前記発泡ポリスチレンもしくは前記ポリスチレン系樹脂成形体に対して溶解性を有する有機溶剤に溶解させて樹脂溶液を作り、前記樹脂溶液とイオン性液体で有機化処理をした層状粘土鉱物とを分散・混練して、前記樹脂混合溶液内の前記有機溶剤を抽出すると同時に、前記樹脂混合溶液よりイオン性液体で有機化処理をした層状粘土鉱物を含有した前記ポリスチレン系樹脂を再生することで、イオン性液体で有機化処理をした層状粘土鉱物を含有することを特徴とするナノコンポジット組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃棄される発泡スチロール資源もしくは廃棄されるポリスチレン系樹脂資源をイオン性液体で有機化処理をした層状粘土鉱物とを複合化したナノコンポジット組成物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリスチレンを微細な泡で発泡させ硬化させた素材である発泡ポリスチレンは，軽量かつ断熱性に優れ，また極めて成型や切削しやすく，安価で弾力性があり衝撃吸収性にも優れるため，破損しやすい物品の緩衝・梱包材として，また，断熱性を利用して保温・保冷材料として普及している。
【０００３】
しかしながら，省資源で大量に生産できるという特長が，逆に無駄に嵩張るため，廃棄処理・処分費用の高騰に伴い問題となっている。従来の廃棄される発泡ポリスチレンのマテリアルリサイクルは，廃棄される発泡ポリスチレンを粉砕利用するか，あるいは減容後，インゴット・再生ペレット化利用であり，ポリスチレン樹脂自体に機能性を付与するリサイクルは全く行われていない。
【０００４】
一方，従来のポリスチレン系ナノコンポジットの作製方法は，主にモノマー重合法，ポリマー溶融混練法の２つの方法があり，いずれも重合反応の精密制御や最適な溶融混練条件の適用が難しく，作製できたとしても部分的な物性評価までしか行われておらず，実用化に至っていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の実情を鑑み、廃棄される発泡ポリスチレン資源もしくは廃棄されるポリスチレン系樹脂資源をナノコンポジット組成物の原料として、イオン性液体で有機化処理をした層状粘土鉱物との複合化を行ない、ナノコンポジット組成物及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
廃棄される発泡ポリスチレンもしくは廃棄されるポリスチレン系樹脂からなるポリスチレン系樹脂成形体のマテリアルリサイクルを行なう際、前記再生ポリスチレン系樹脂成形体と、充填材としてイオン性液体で有機化処理した層状粘土鉱物とを溶液下もしくは溶融混練下で複合化した、物理的性質や化学的性質等が優れたポリスチレン系ナノコンポジット組成物を製造することで、前記ポリスチレン系樹脂成形体のマテリアルリサイクルを可能とする。
【０００７】
第１の本発明は、廃棄される発泡ポリスチレンもしくは廃棄されるポリスチレン系樹脂からなるポリスチレン系樹脂成形体を、前記発泡ポリスチレンもしくは前記ポリスチレン系樹脂成形体に対して溶解性を有する有機溶剤に溶解させて樹脂溶液を作り、前記樹脂溶液内の前記有機溶剤を抽出すると同時に、前記樹脂溶液より前記ポリスチレン系樹脂を再生し、再生した前記ポリスチレン系樹脂を、イオン性液体で有機化処理をした層状粘土鉱物とを混練により複合化したナノコンポジット組成物を所定形状に成形したことを特徴とするナノコンポジット組成物の製造方法にある（請求項１）。
【０００８】
本発明でいうポリスチレン系樹脂とは、スチレンを重合して得られる重合体、またはこれを主成分として他のモノマーと共重合した共重合体を指す。例えば、共重合体として、耐衝撃性ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂等を指す。本発明でいう発泡ポリスチレン系樹脂とは、前記ポリスチレン系樹脂に発泡剤を含浸させ，加熱発泡させて作った小さい独立気泡からなる樹脂をいう。本発明でいう発泡ポリスチレン系樹脂成形体とは、前記発泡ポリスチレン系樹脂を公知の成形方法で成形したものであって、使用された後の廃棄物である成形体を主に意味する。
【０００９】
本発明でいう有機溶剤は、ポリスチレン系樹脂に対して溶解性を有する有機溶媒であり、具体的にはケトン類、エステル類、多価アルコールエーテル、酢酸エステル類、エーテル類、ハロゲン化炭化水素類、ニトロ化合物、アミン類等のポリスチレン系樹脂が容易に溶解する溶剤である群より選ばれた一種以上の溶剤を単独、又は混合して有機溶剤として用いることができる。
【００１０】
本発明でいう有機溶剤の具体例として、ニトロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、アセトフェノン、１，２−ジクロロエタン、テトラクロロエチレン、１，１−ジクロロエチレン、１，１−ジクロロエタン、キノリン、ピリジン、ケイ皮酸エチル、塩化メチレン、１，４−ジオキサン、アニリン、モルホリン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、シクロヘキサノン、１，１，２，２−テトラクロロエタン、炭酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、アニソール、ベンゾニトリル、１−ニトロプロパン、プロピレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールヘキシルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールヘキシルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールエチルエーテル、トリエチレングリコールブチルエーテル、トリエチレングリコールプロピルエーテル、エチレングリコールヘキシルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ブチレングリコールブチルエーテル、シクロヘキシルアミン、酢酸エチレングリコールエチルエーテル、酢酸エチレングリコールブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールメチルエーテル、テトラヒドロフラン、コハク酸ジメチル、グルタル酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、コハク酸ジエチル、イソホロン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸アミル、メチルイソアミルケトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルヘキシルケトン、リモネンが挙げられる。
【００１１】
本発明でいう層状粘土鉱物としては、例えば、スメクタイト、モンモリロナイト、ヘクトライト、サポナイト、バーミキュライト、タルク、バイロフィライト、雲母、マガディアイト、アイラライト、カネマイトなどの陽イオン交換能をもつ天然粘土や人工合成粘土を指す。
【００１２】
本発明でいうイオン性液体としては、室温でも 液体で存在する塩を指し、構成成分である陽イオンとして、イミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロロジニウムカチオン ホスホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、サルホニウムカチオンである塩を指す。
【００１３】
本発明でいうイオン性液体の具体例としては、構成成分である陽イオンとして、1-Alkyl-3-methyl imidazolium、1-Alkyl-2,3-dimethyl imidazolium、1-Allyl-3-alkylimidazolium、1-Alkylpyridinium、Methyl-N-butylpyridinium、1-Methyl-3-octylpyridinium、1-Ethyl-3-methylpyridinium、1-Ethyl-3-hydroxymethylpyridinium、Tetraalkylammonium、Methyltrialkyl ammonium、1-Buthyl-1-methylpyrrolidinium、N-Methyl-N-buthylpyrrolidinium、N-Methyl-N-propylpyrrolidinium、1-Hexyl-1-methylpyrrolidinium、1-Methyl-1-octylpyrrolidinium、1-Benzyl-3-methyl imidazolium、Guanidium、Triethylsulfonium、Trihexyl(tetradecyl)phosphoniumのいずれかで、構成成分である陰イオンとして、コスト面を配慮して、塩化物イオンあるいは臭化物イオンが好ましいが、それ以外の陰イオンからなるイオン性液体でも前記層状粘土鉱物の有機化処理を妨げなければ良い。なお、構成成分である陽イオンのAlkyl基部分は、methyl基、ethyl基、butyl基、hexyl基、octyl基、decyl基、dodecyl基、tetradecyl基、hexadecyl基、octadecyl基のいずれかである。
【００１４】
層状粘土鉱物を蒸留水中で膨潤させ、その懸濁液へイオン性液体（塩）を層状粘土鉱物の陽イオン交換容量に相当する量を加えた後、数時間撹拌し陽イオン交換を行なう。懸濁液を濾過後，未反応のイオン性液体および生成した塩を除去するために，蒸留水で数回洗浄を行ない，得られた水溶液を凍結乾燥器にて乾燥し，有機化した層状粘土鉱物を調製する。
【００１５】
廃棄される発泡ポリスチレンもしくは廃棄されるポリスチレン系樹脂からなるポリスチレン系樹脂成形体を、前記発泡ポリスチレンもしくは前記ポリスチレン系樹脂成形体に対して溶解性を有する有機溶剤に溶解させて樹脂溶液を作り、前記樹脂溶液内の前記有機溶剤を抽出すると同時に、前記樹脂溶液より前記ポリスチレン系樹脂を再生し、再生した前記ポリスチレン系樹脂を、有機化した層状粘土鉱物とを、前記樹脂の溶融温度付近でかつ最適混練温度で、2軸混練押出機又は射出成形機等の混練装置により分散・混練を行ない、ポリスチレン系ナノコンポジット組成物を所定形状に成形する方法である。
【００１６】
第２の本発明は、廃棄物される発泡ポリスチレンもしくは廃棄されるポリスチレン系樹脂からなるポリスチレン系樹脂成形体を、前記発泡ポリスチレンもしくは前記ポリスチレン系樹脂成形体に対して溶解性を有する有機溶剤に溶解させて樹脂溶液を作り、前記樹脂溶液とイオン性液体で有機化処理をした層状粘土鉱物とを分散・混練して、前記樹脂混合溶液内の前記有機溶剤を抽出すると同時に、前記樹脂混合溶液より、イオン性液体で有機化処理をした層状粘土鉱物を含有した前記ポリスチレン系樹脂を再生することを特徴とするナノコンポジット組成物の製造方法にある(請求項２)。
【００１７】
第２の本発明のナノコンポジット組成物の製造方法は、廃棄されるポリスチレン系樹脂成形体に対して溶解性を有する有機溶剤に溶解させて樹脂溶液を作る点までは実質的には同一の工程である。この粘稠性物質である樹脂溶液と有機化した層状粘土鉱物とを超音波ホモジナイザー又はミキサー等の攪拌機で、有機化した層状粘土鉱物と樹脂溶液とを均一に混合させる。混合した後に、前記樹脂混合溶液内の前記有機溶剤を抽出すると同時に、前記樹脂混合溶液よりイオン性液体で有機化処理をした層状粘土鉱物を含有した前記ポリスチレン系樹脂を再生し、前記樹脂の溶融温度付近でかつ最適混練温度で、2軸混練押出機又は射出成形機等の混練装置により分散・混練を行ない、ポリスチレン系ナノコンポジット組成物を所定形状に成形する方法である。
【発明の効果】
【００１８】
以上詳述した通り、本発明によれば、従来、廃棄される発泡ポリスチレンもしくは廃棄されるポリスチレン系樹脂は，有機化した層状粘土鉱物と複合化することにより、優れた物理的性質や化学的性質等を有するポリスチレン系ナノコンポジット組成物として、梱包材、緩衝材等の容器包装資材等の発泡成形のための高品質の成形材料をはじめ、自動車用部材や家電製品部材等の高品質の成形材料として利用可能である。
【００１９】
このため、廃棄される発泡ポリスチレンもしくは廃棄されるポリスチレン系樹脂のリサイクルが可能となり、資源の有効利用、廃棄物の減量化等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の一つの態様によりモンモリロナイトを有機化剤である1-Octadecyl-3-methylimidazolium chlorideで有機化処理する前後の代表的なフーリエ変換赤外分光吸収スペクトルである。
【図２】図２は本発明の一つの態様によりモンモリロナイトを有機化剤である1-Octadecyl-3-methylimidazolium chlorideで有機化処理する前後の代表的なX線回折プロファイルである。
【図３】図３は本発明の一つの態様によりモンモリロナイトを充填したナノコンポジット組成物の代表的なX線回折プロファイルである。
【図４】図４は本発明の一つの態様により有機化モンモリロナイトを充填したナノコンポジット組成物の代表的なX線回折プロファイルである。
【図５】図５は本発明の一つの態様により比較対照であるポリスチレン樹脂の外観写真である。
【図６】図６は本発明の一つの態様により有機化モンモリロナイトを5wt%充填したナノコンポジット組成物の代表的な外観写真である。
【図７】図７は本発明の一つの態様により有機化モンモリロナイトを充填したナノコンポジット組成物の代表的な曲げ特性（曲げ弾性率及び曲げ強度）の説明図である。
【図８】図８は本発明の一つの態様により有機化モンモリロナイトを充填したナノコンポジット組成物の代表的な熱重量損失曲線を示した説明図である。
【図９】図９は本発明の一つの態様により有機化モンモリロナイトを5wt%充填したナノコンポジット組成物の透過電子顕微鏡写真である。
【図１０】図１０は本発明の一つの態様により有機化モンモリロナイトを5wt%充填したナノコンポジット組成物の透過電子顕微鏡写真（拡大写真）である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
廃棄される発泡ポリスチレンの代わりに，市販のポリスチレンを用いた。ポリスチレンとして，GPPS（General Purpose Polystyrene，グレード  HF77，PSジャパン株式会社製）を，充填材である層状粘土鉱物として，モンモリロナイト（クニピア−F，平均粒径40mm，イオン交換容量  119mmol/100g，クニミネ工業株式会社製）を用いた。層状粘土鉱物であるモンモリロナイトを有機化するイオン性液体として、イミダゾウリウム塩である1-Octadecyl-3-methylimidazolium chloride（98%，Mw=371.05，関東化学株式会社製）を用いて，有機化モンモリロナイトの調製を行った。
【００２３】
【化１】
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モンモリロナイト 12.5gを蒸留水 500ml中で膨潤させた。その懸濁液へイミダゾウリウム塩である1-Octadecyl-3-methylimidazolium chloride 19mmol（モンモリロナイトのイオン交換容量 119mmol/100gに相当）の水溶液を加え，３時間撹拌しイオン交換を行なった。濾過後，未反応のイミダゾウリウム塩および生成した塩を除去するために，蒸留水で数回洗浄を行ない，得られた水溶液を凍結乾燥器にて乾燥し，有機化モンモリロナイトを調製した。
【００２４】
調製した充填材である有機化モンモリロナイトとポリスチレン樹脂との複合化として，溶液法（超音波分散の有無）によるペレット調製について検討を行った。ポリスチレンの有機溶媒として，数種類の有機溶媒が考えられるが，環境負荷を考慮して，リモネン（D-limonene，EP，ナカライテスク株式会社製）を用いた。得られた試料を熱プレス成形機を用い、200℃、10分間溶融した後、200℃、1分間、2.2MPaで加圧した。その後，冷却プレス成形機へ移し，25℃、10分間、1.0MPaで加圧下冷却し，板状試料を作製した。
【００２５】
溶液法とは異なる方法として，有機化モンモリロナイトとポリスチレンを小型混練試験機を用い、210℃にて混練を行ない，得られた塊状試料を熱プレス成形機を用い、200℃、10分間溶融した後、200℃、1分間、2.2MPaで加圧した。その後，冷却プレス成形機へ移し，25℃、10分間、1.0MPaで加圧下冷却し，板状試料を作製した。
【００２６】
有機化モンモリロナイト及び板状試料であるナノコンポジット組成物の物理的性質、化学的性質、モルフォロジー等を評価するため，三点曲げ試験、示差熱熱重量測定、フーリエ変換赤外分光測定、広角X線回折測定、透過電子顕微鏡観察を行なった。以下に測定方法と測定条件を説明する。
【００２７】
JIS   K  7171に準拠して三点曲げ試験を行った。測定装置としてTENSILON/UTM-4 (オリエンテック株式会社製) を用いて、試料に一定のたわみを加え、その応答として荷重を測定した。得られた荷重とたわみの関係から、曲げ弾性率及び曲げ強度を算出した。
【００２８】
示差熱熱重量測定は、示差熱熱重量同時測定装置（TG/DTA200，セイコー電子工業株式会社製）を用い、窒素雰囲気下、測定温度範囲30℃〜600℃、昇温速度10℃/minで測定した。
【００２９】
フーリエ変換赤外分光測定は、フーリエ変換赤外分光光度計（Impact400、Nicolet株式会社製) を用い、測定波数範囲4000cm-1〜650cm-1、積算回数128回、分解能4cm-1で測定した。
【００３０】
広角X線回折測定は、X線回折装置（RINT2000 、理学電機株式会社製、Cu Ka線）を用い、回折角度2q＝1.5°〜15°で測定を行い、Braggの式により有機化モンモリロナイトならびにナノコンポジット組成物におけるモンモリロナイトの層間距離を算出した。
【００３１】
透過型電子顕微鏡観察は、ウルトラミクロトームで超薄切片を切り出し、透過型電子顕微鏡を用いて、観察した。
【００３２】
有機化モンモリロナイトについて，フーリエ変換赤外分光測定により層間イオンが交換反応したことを確認した。図１にモンモリロナイト、有機化剤である1-Octadecyl-3-methylimidazolium chloride、1-Octadecyl-3-methylimidazolium chlorideで処理した有機化モンモリロナイトについて得られたフーリエ変換赤外分光スペクトルを示す。
【００３３】
図１における有機化モンモリロナイトの吸収スペクトルには、1050cm-1にモンモリロナイトに由来するSi-O伸縮吸収ピークが、2915cm-1と2850cm-1に1-Octadecyl-3-methylimidazolium chloride に由来するC-H伸縮吸収ピークが観測される。
【００３４】
調製した有機化モンモリロナイト層間が有機化剤により拡大したかどうかを調べるため，広角X線回折測定を行った。その結果を図２に示す。2q値として，モンモリロナイト（有機化：前）は約9.1°，有機化モンモリロナイト（有機化：後）は約4.0°に回折ピークが得られた。層間距離を算出するため，ブラッグの式（2d sin q = nl）を用いた。なお，l = 0.154050 nmである。各層間距離は，モンモリロナイト：0.971nm，有機化モンモリロナイト：2.207nmとなり，有機化剤による有機化を行うことにより，層間距離が1.236nm（12.36Å）拡大したことが分かった。表１に2 qと層間距離を示す。
【００３５】
【表１】
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有機化モンモリロナイトもしくはモンモリロナイトとポリスチレン樹脂とを複合化したナノコンポジット組成物について、ナノコンポジット中の有機化モンモリロナイトもしくはモンモリロナイト層間が拡大しているかどうかを調べるため，広角X線回折測定を行った。その結果，10wt%充填したナノコンポジット組成物の2q値として，モンモリロナイト（有機化：前）は約7.54°，有機化モンモリロナイト（有機化：後）は約2.56°に回折ピークが得られた。各層間距離は，モンモリロナイト：1.171nm，有機化モンモリロナイト：3.448nmとなり，有機化剤による有機化を行うことにより，層間距離が2.277nm（22.77Å）拡大したことが分かった。表２に2θと層間距離を示す。
【００３６】
【表２】
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調製した充填材である有機化モンモリロナイトとポリスチレン樹脂との複合化として，溶液法で、さらに超音波分散プロセスの有無について検討した。有機化モンモリロナイトの充填量が5wt%になるように秤量した後，ポリスチレン/リモネン溶液に添加し撹拌混合した。そして，超音波ホモジナイザーにて超音波分散を行った後，再沈澱を行い，乾燥後，熱プレス成形機（200℃）にて，溶融・加圧後，冷却プレス成形機へ移し，冷却し，板状試料を作製した。板状試料の外観写真を図５にポリスチレンを、図６に有機化モンモリロナイト5wt%充填ナノコンポジット組成物を示す。なお，試料の厚みは0.5mmである。また，外観上，超音波の有無による差異は観察されなかった。
【００３７】
三点曲げ試験の結果より得られた曲げ弾性率，曲げ強度を図７に示す。なお，ポリスチレン樹脂単体の曲げ弾性率・強度は，それぞれ3.40±0.05 GPa，50.0±7.39 MPaである。ナノコンポジット組成物の曲げ弾性率は，有機化モンモリロナイト充填量の増加に従い，増大した。一方，ナノコンポジット組成物の曲げ強度は，有機化モンモリロナイト充填量の増加に従い，5wt%までは若干増大し，10wt%でわずかに低下した。粘土鉱物の剛性により曲げ弾性率は向上するが，曲げ強度は有機化モンモリロナイト充填量の増加に従い，モンモリロナイト表層の有機化剤に起因する可塑性，あるいは剥離していないモンモリロナイトにより、ほとんど変化しなかった。
【００３８】
熱重量損失測定より得られた結果を図８に示す。ポリスチレン樹脂単体の分解開始温度は395.5℃であるのに対し，有機化モンモリロナイト充填ナノコンポジット組成物の分解開始温度はわずかに低下するものの、ほとんど変わらない温度を示した。詳細な分解開始温度を表３に示す。なお、表中のC18MMtは、1-Octadecyl-3-methylimidazolium chlorideで有機化処理したモンモリロナイトを充填していることを示す。
【００３９】
【表３】
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充填材である有機化モンモリロナイトの分散性について評価するために，有機化モンモリロナイト5wt%充填ナノコンポジット組成物の透過型電子顕微鏡観察を行った。観察写真を図９に、さらに高倍率の観察写真を図１０に示す。図９及び図１０より，有機化モンモリロナイトがポリスチレン樹脂相中である程度均一に分散しており、有機化モンモリロナイトの層が部分的に一層一層剥離している状態が観察できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010202780.tif 000013
【図８】
2010202780.tif 000014
【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年3月4日(2009.3.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2010202780.tif 000017
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2010202780.tif 000018