リサイクルGFRP強化木材プラスチック複合材料のMAPP相溶化とH2O2表面処理の比較研究:界面特性と性能
Comparative Study of MAPP Compatibilization and H2O2 Surface Treatment for Recycled GFRP-Reinforced Wood–Plastic Composites: Interfacial Properties and Performance
廃風力タービンブレード由来のリサイクルガラス繊維強化ポリマー(GFRP)粉末は、木材プラスチック複合材料(WPC)の持続可能な強化材となるが、ポリプロピレン(PP)マトリックスとの界面接着性の低さが課題であった。本研究では、GFRP/WPC(GFRP 15 wt%、木粉 10 wt%、PP 75 wt%)を用い、MAPP相溶化(1–7 wt%)とH2O2処理(5–30%)の2つの改質戦略を比較した。MAPP改質はGFRP/WPCの機械的特性を向上させ、曲げ強度(75.45 MPa、+24.7%)は1 wt% MAPPで最大となり、引張強度(+9.2%)、曲げ弾性率(+20.7%)、衝撃強度(+18.9%)は3 wt% MAPPで最大となった。一方、10% H2O2処理はより高い強度増加(引張:+23.65%、曲げ:+27.93%、衝撃:+35.29%)を達成したが、曲げ弾性率は中程度低下した。FTIR分析により、H2O2によるエポキシ除去率が最大71.7%であることが確認され、よりクリーンな繊維が露出した。両改質とも熱分解温度はわずかに低下したが、チャー残渣とPP結晶化度は増加した。SEM観察では、MAPPは相溶性のインターフェースを形成し、H2O2は直接的な機械的インターロッキングを可能にすることが示された。表面自由エネルギー分析では、MAPPは極性成分を増加させ、H2O2は分散成分を増加させることが明らかになった。MAPPはより簡単な加工とバランスの取れた特性を提供し、H2O2は剛性を犠牲にして優れた強度を提供する。この結果は、建設および持続可能な用途向けのリサイクルGFRP/WPCの調整に実用的な指針を与えるものである。
- 廃風力タービンブレード由来のリサイクルGFRP粉末をWPCの強化材として活用し、MAPP相溶化とH2O2表面処理により機械的特性を大幅に向上させた研究結果が発表された。
- H2O2処理により引張強度+23.65%、曲げ強度+27.93%、衝撃強度+35.29%の向上を達成した。
- MAPP改質では1 wt%添加で曲げ強度75.45 MPa(+24.7%)、3 wt%で引張+9.2%、曲げ弾性率+20.7%、衝撃+18.9%の向上を示した。
- H2O2処理によりGFRP表面のエポキシ除去率が最大71.7%に達し、繊維のクリーンな露出が確認された。
廃風力タービンブレード由来のリサイクルGFRPを木材プラスチック複合材料の強化材として活用する研究で、MAPP相溶化とH2O2表面処理の2つの改質戦略により機械的特性が大幅に向上した点が注目される。特にH2O2処理で引張+23.65%、曲げ+27.93%、衝撃+35.29%という高い強度向上を達成しており、風力発電の廃材問題と建設・持続可能材料市場の両方にアプローチする実用性の高い成果である。リサイクル材料の高付加価値化はサーキュラーエコノミー投資の観点から重要であり、風力タービンの寿命到来による廃棄物増加が見込まれる中で、廃GFRPの再資源化技術は投資判断に値する。