主要成果
研究チームは、バニリン由来のバイオベースエポキシコーティングを開発し、シミュレーションされた海洋環境において卓越した長期防食性能を確認しました。このコーティングは、2,640時間の連続塩水噴霧試験に耐え、その期間中、目視で確認できる腐食は一切観察されませんでした。また、ガラス転移温度（Tg）は197 °Cに達し、高い熱安定性と機械的強度を兼ね備えています。
技術・詳細
本技術では、バニリンと3-(4-アミノフェニル)プロピオン酸を用いて、シッフ塩基構造を持つバイオベースのエポキシ前駆体（PV-EP）を合成し、これを4,4′-ジアミノジフェニルメタン（DDM）で硬化させてPV-EP/DDMコーティングを形成しています。この設計により、以下の特性が実現されました。
- 物理的特性：標準的なビスフェノールA参照品と比較して、Tgが28 °C上昇し、チャー収率（800 °C、窒素雰囲気下）は45.4 %と2.8倍に増加しました。また、架橋密度は8,978 mol/m³（4.8倍）、ヤング率は5,132 MPa（28 %増）を記録しています。
- 難燃性と抗菌性：シッフ塩基部位の導入により、ハロゲン系やリン系の難燃剤を添加することなく、UL-94 V-0の難燃格付けを達成しました。また、海洋環境での劣化要因となる微生物活動を抑制する抗菌活性も備えています。
- 熱的自己修復：イミン結合の動的な性質を利用し、200 °Cで2時間加熱することで、損傷した箇所の腐食耐性を完全に回復させることが可能です。具体的には、幅62 µmの傷が12 µmまで縮小することが確認されました。
背景・業界の文脈
海洋工学で使用される従来のエポキシコーティングは、化石燃料由来の原料に依存している点に加え、燃焼や経年劣化に弱いという課題がありました。また、熱硬化性の架橋構造を持つため、一度損傷すると性能を回復させることができず、再塗装などのメンテナンスが必要となります。これらの課題を単一のシステムで解決することが、持続可能な海洋防食コーティングの実現に向けた重要な焦点となっていました。
今後の展望
バニリン由来の化学構造と共役シッフ塩基結合を組み合わせることで、「難燃性」「抗菌性」「自己修復性」「長期耐食性」という、通常は統合が困難な4つの機能を単一のバイオベースエポキシコーティングに集約することに成功しました。これにより、環境負荷を低減しつつ、極めて高い耐久性を求める海洋保護コーティングの選択肢が大きく広がることが期待されます。
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