36

あいち産業科学技術総合センター

研究報告 2014

研 究 ノート

含フッ素フィラーを用いた PMMA 系コンポジットの作製と評価
門 川 泰 子 ＊ 1、 山 口 知 宏 ＊ 2、 岡 田 光 了 ＊ 1、 松 原 秀 樹 ＊ 1

Preparation and Properties ofPoly(methyl methacrylate) Composites Using Fluorine-Containing Filler
Yasuko KADOKAWA *1 , Tomohiro YAMAGUCHI * 2 , Mitsunori OKADA *1
and Hideki MATSUBARA *1
Industrial Research Center * 1 * 2
含フッ素化合物をモンモリロナイトや有機化モンモリロナイトと複合化した樹脂用フィラーを作製した。
こ れ を ポ リ メ タ ク リ ル 酸 メ チ ル（ PMMA）と 溶 融 混 練 ま た は 熱 板 プ レ ス す る こ と に よ り 含 フ ッ 素 フ ィ ラ ー/PMMA コ ン ポ ジ ッ ト を 作 製 し た 。 シ ー ト 状 に 成 型 し た コ ン ポ ジ ッ ト の 接 触 角 を 測 定 し 、 撥 水 ・ 撥 油 性 の評価を行ったところ、コンポジットのオレイン酸に対する撥油性はみられなかったが、水接触角は元のPMMA 樹 脂 よ り 増 大 し 、 撥 水 性 を 示 し た 。

１．はじめにロエチレン／ビニルエーテル（FEVE）交互共重合体（旭近年、プラスチック製品のさらなる高機能化が求めら硝子(株)製、ルミフロン

LF710F）をそれぞれ使用した。

れている。その一つとして、家電製品、水回り製品、容マトリックス樹脂は、PMMA（(株)クラレ製、パラペッ器製品、外装品など様々な分野で汚れが付着しにくい防ト）を使用した。

汚性（撥水・撥油性）を有する製品の開発が盛んに行わ

2.2 含フッ素 Mt の作製。フッ素を含む有機化合物は、フッ素原子F310 で処理した Mt は、Mt のシリケート層に含まれの特異的な性質により、表面自由エネルギーが小さく、るナトリウムイオンをヘキサフルオロプロペン誘導体のれている

1)2)

撥水・撥油性、非粘着性などの性能を有している

3）。プ

カチオンで交換することにより合成した。まず、80℃のラスチック製品への防汚性の付与は、コーティングによ

水に Mt を少しずつ加え、24 時間撹拌し、分散液を調製る手法が主流であるが、剥離などの問題がある。本研究した。次に、所定量の F310 を 70℃のエタノールに溶解

では、樹脂に防汚性を付与するための樹脂用新規フィラさせ、これを Mt 分散液に加えた。30 分間激しく撹拌し、ーとして、モンモリロナイト（Mt と略記）や有機化モ

その後、ろ過、エタノールで洗浄する操作を繰り返した

ンモリロナイトと、含フッ素化合物からなる新しいタイ

後、乾燥し、含フッ素 Mt を得た（FMt と表記）。Mt

プの樹脂用フィラーの作製を目指した。作製したフィラと F310 の量は、重量比で 1:1 とした。

ーをポリメタクリル酸メチル（PMMA）と複合化するこ

LF710F による D18Mt の処理は、次に示す手順で行とによりコンポジットを試作し、水およびオレイン酸にった。まず、所定量の LF710F をトルエンに加え、完全対する接触角を測定することで、コンポジットの撥水撥に溶解するまで撹拌した。次に、D18Mt を加え、24 時油性について評価を行った。

間以上撹拌した後、テフロンシート上に移し、乾燥することで含フッ素 D18Mt を得た（D18Mt（ LF）と表記）。
D18Mt と LF710F の量は、重量比で 1:1 とした。コンポ

２．実験方法

ジット作製の際は、これを乳鉢で粉砕して使用した。

2.1 試料
出発原料として、市販の Mt（クニミネ工業(株)製、ク

2.3 含フッ素 Mt/PMMA コンポジットの作製ニピア－F）、常法により Mt をジオクタデシルジメチル

図１にコンポジットの作製手順を示す。FMt またはアンモニウムクロリドで処理した有機化 Mt（D18Mt とD18Mt（LF）と PMMA とのコンポジットの作製は、溶略記） の 2 種類の無機化合物を使用した。Mt、D18Mt

融混練法により行った。十分に乾燥させた（75℃、5 時の表面処理には、ヘキサフルオロプロペン誘導体（(株)間）所定量の PMMA とフィラーとをラボプラストミル

ネオス製、フタージェント 310、F310 と略記）、フルオ（(株)東洋精機製作所製、4M150 型）を用い、220℃、4)＊1 産業技術センター 化学材料室

2 産業技術センター＊

化学材料室（現産業振興課）

37
30rpm で 5 分間混練した。得られた混練物を、熱板プレ1200.5mm のシートに成形した。

100PMMA
ペレット

FMt
D18Mt（LF）

接触角（°）

ス機にて 230℃で 5 分間プレスして 100mm×100mm×水接触角80604020

溶融混練
ラボプラストミル
220℃, 5分0PMMA
成型加工
熱板プレス
230℃, 5分

シート状サンプル
FMt/PMMAコンポジット
D18Mt(LF)/PMMAコンポジット

コンポジットの防汚性（撥水・撥油性）の評価を行った。接触角計（(株)ニック製、LSE-B100）を用いて、撥

FMt/PMMA
コンポジット

D18Mt(LF)/PMMA
コンポジットオレイン酸接触角

含フッ素Mt/PMMA系コンポジットの作製手順

2.4 コンポジットの評価

D18Mt(LF)/PMMA
コンポジット5040

接触角（°）

図１

FMt/PMMA
コンポジット

水性は純水、撥油性はオレイン酸に対する接触角を測定

302010することにより評価した。
0PMMA

３．実験結果及び考察
3.1 含フッ素 Mt/PMMA コンポジットの接触角測定結果
図２に、コンポジット、PMMA の水接触角、オレイン酸接触角の測定結果をそれぞれ示す。含フッ素 Mt の添

図２

含フッ素Mt/PMMA系コンポジットの接触角加により、コンポジットの水接触角は FMt/PMMA、４．結びD18Mt（LF）/PMMA いずれも 90°以上となり、撥水含フッ素化合物をモンモリロナイト、有機化モンモリ性を示した。また、D18Mt（LF）/PMMA コンポジット

ロナイトと複合化した樹脂用フィラーを作製した。これがより高い撥水性を示した。フッ素化合物の機能を発現を PMMA と溶融混練、熱板プレスすることにより、含させるためには樹脂表面にフッ素化合物を配向させる必フッ素フィラー/PMMA コンポジットを作製した。作製要があり、フッ素化合物と無機化合物が化学結合したしたコンポジットの接触角を測定した結果、水接触角はFMt に対して D18Mt（LF）はフッ素化合物が D18Mt

元の PMMA 樹脂より大きくなり、撥水性を示した。今表面に吸着した状態のため、混練の際にフッ素化合物が後は撥油性能の改善のためのフィラーの表面処理方法の樹脂表面に移動し易かったということが考えられる。オ

検討、コンポジットの作製方法の検討を行う。

レイン酸接触角は、PMMA に比べコンポジットの接触角は増大し、PMMA/D18Mt（LF）コンポジットの接触角文献がより大きくなった。しかし、撥油性能を示すほどには

1）渡辺，野間，山内，福澤，佐古：パナソニック電工技

至らなかった。LF710F の構造に含まれるエーテル基（-CH2CH(OR)-）により、表面自由エネルギーが十分に低下しなかったということが考えられる。出発原料とし報，57(4)2）吉田，上山，山本，森岡，広瀬：三菱電機技報，83(8)，44（2009）てパーフルオロアルキル基を有する化合物などを検討す

3）高野，橋本：DIC Technical Review，7，13(2001)

る必要があると考えられる。

4）門川，山口，高橋，福田：愛知県産業技術研究所研究
報告，10，20(2011)