主要成果
研究チームは、β-ケトエステル機能化エポキシドナーを用いた、アルミ合金製型枠向けのマイケル付加硬化高固形分コーティングシステムを開発しました。特にトリメチロールプロパン トリアクリレート（TMPTA）で架橋したバリアントは、引張強度41.5 MPa、破断伸び23.6 %、ガラス転移温度43.8 °Cというバランスの取れた物性を示しました。また、NaCl溶液に48時間浸漬後においても、インピーダンス値 |Z|₀.₀₁ Hz が約10⁸–10⁹ Ω·cm²に達する強力な耐食性を実証しています。
技術・詳細
本システムでは、E51エポキシ樹脂を原料とし、ジエタノールアミンによる開環反応とアセト酢酸エチルによるアセトアセチル化を順次行うことで、β-ケトエステル機能化マイケルドナーを合成しました。これにより、エポキシ骨格の機械的強度を維持しつつ、穏やかな熱条件下での効率的な架橋を可能にしています。
研究では、分子構造の異なる3種類のマイケルアクセプター（TMPTA、ペンタエリスリトール トリアクリレート（PETA）、1,6-ヘキサンジオール ジアクリレート（HDDA））を比較検証しました。その結果、以下の特性が明らかになりました。
- TMPTA：機械的強度とバリア性能のバランスが最適。
- PETA：剛性が高すぎて脆くなり、耐アルカリ性が低下。
- HDDA：架橋密度が不足し、機械的整合性とバリア性能の両方が損なわれた。
TMPTAベースのコーティングは、凝集力の高いネットワーク構造と表面極性の低減により、耐アルカリ性、耐溶剤性、耐摩耗性に加え、効果的なセメント離型性能を実現しています。
背景・業界の文脈
現代のコンクリート建設において、アルミ合金製型枠は寸法精度、リサイクル性、軽量性の面で利点があります。しかし、アルミニウムの両性という性質上、生コンクリートの強アルカリ性細孔溶液（pH 12.5–13.5）に対して非常に脆弱です。従来の保護策には大きな課題がありました。離型剤は単回限りの保護に留まり、粉体塗装はショットブラストによる前処理と180 °Cから200 °Cの高熱硬化が必要な上、繰り返しの機械的ストレスで微細なひび割れが生じやすい傾向にありました。また、イソシアネートやフッ素ポリマーベースの代替案は、毒性や規制上の懸念が伴います。
今後の展望
エポキシ由来のβ-ケトエステルドナーとTMPTA架橋剤の組み合わせは、アルミ合金製型枠専用の高固形分・容易脱型・耐化学薬品コーティングの有望なプラットフォームとなります。これは、従来の粉体塗装よりも低エネルギーで製造でき、かつイソシアネートやフッ素ポリマー系よりも環境負荷が低い、持続可能な保護ソリューションになると期待されます。
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