劣化したプラスチックの強度を回復する新手法を開発 ―分子量から強度回復を予測する新たなリサイクル設計指針を提案―

2026-07-15 東北大学

東北大学とAstemo株式会社の研究グループは、高温多湿環境で劣化したエンジニアリングプラスチックであるポリブチレンテレフタレート(PBT)の強度を回復する新たなリサイクル技術を開発した。PBTは加水分解により高分子鎖が切断され、機械的強度が低下するが、本研究では鎖延長剤PPDIを添加して切断された分子鎖を再結合させることで、劣化によって初期比38%低下した引張強さを最大94%まで回復できることを実証した。さらに、分子量と引張強さの間にFox-Flory型の定量関係が成立することを見いだし、分子量からリサイクル材の強度回復を理論的に予測できる新たな設計指針を提案した。本成果は、経験則に依存しない高性能プラスチックのリサイクル設計を可能にし、自動車部品や電子機器などに用いられるエンジニアリングプラスチックの資源循環と高付加価値リサイクルの実現に貢献すると期待される。研究成果はComposites Part A: Applied Science and Manufacturing誌に掲載された。

劣化したプラスチックの強度を回復する新手法を開発 ―分子量から強度回復を予測する新たなリサイクル設計指針を提案―
図1.分子鎖再結合によるプラスチック強度回復を示す応力-ひずみ曲線。

<関連情報>

分子量駆動型鎖延長による機械的強度の回復:ポリマーリサイクルへのフォックス・フローリー型アプローチ Molecular-weight–driven recovery of mechanical strength via chain extension: a Fox–Flory-type approach to polymer recycling

Koya Otsuka, Zhenjin Wang, Hiroki Kurita, Fuminori Kondo, Masato Ikeda, Fumio Narita
Composites Part A: Applied Science and Manufacturing  Available online: 13 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2026.110017

Abstract

The rapid increase in plastic waste necessitates effective recycling strategies for high-performance polymers like polybutylene terephthalate (PBT), which is prone to hydrolytic degradation and significant loss of mechanical properties. This study presents a straightforward melt-blending method utilizing 1,4-phenylene diisocyanate (PPDI) to restore degraded PBT. By adding 7 mol% PPDI, we successfully recovered tensile strength and elongation to levels nearly equivalent to those of pristine PBT, achieved via chain-extension reactions that form urethane and amide bonds. Additionally, we observed that the relationship between ultimate tensile strength and molecular weight followed a Fox–Flory-type correlation, highlighting a quantitative connection between molecular structure and strength recovery. This study not only offers a practical recycling method but also establishes a new framework for predictive circular polymer design.

0504高分子製品
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました