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DEGRADABLE POLYMER MATERIAL, HYBRID MATERIAL AND INORGANIC MOLDING MATERIAL, HYBRID MOLDED ARTICLE USING THESE, INORGANIC MOLDED ARTICLE, AND POLYMER REMOVAL AND RECOVERY METHOD UPDATE_EN

Patent code P190015897
File No. S2018-0827-N0
Posted date Mar 8, 2019
Application number P2018-138068
Publication number P2020-015789A
Date of filing Jul 23, 2018
Date of publication of application Jan 30, 2020
Inventor
  • (In Japanese)阿尻 雅文
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人東北大学
Title DEGRADABLE POLYMER MATERIAL, HYBRID MATERIAL AND INORGANIC MOLDING MATERIAL, HYBRID MOLDED ARTICLE USING THESE, INORGANIC MOLDED ARTICLE, AND POLYMER REMOVAL AND RECOVERY METHOD UPDATE_EN
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a degradable polymer material which has high degradation efficiency and can be applied to a recycle technology of a polymer and inorganic material, molding processing of metal and ceramics, and the like; a hybrid material and inorganic molding material using the degradable polymer material; a hybrid molded article and inorganic molded article using these; and a polymer removal or recovery method.
SOLUTION: Provided are: a degradable polymer material which has a nano catalyst dispersed in a polymer, the nano catalyst having catalytic activity for a degradation reaction of the polymer; a recyclable hybrid material comprising the degradable polymer material and inorganic filler, and a hybrid molded article using the same; an inorganic molding material used for molding an inorganic molded article, comprising an inorganic material and a binder, where the binder is the degradable polymer material, and an inorganic molded article using the same; and a polymer removal and recovery method using a nano catalyst having catalytic activity for a degradation reaction of a polymer.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

近年、高分子のリサイクル技術は、幅広い分野で展開されている。また、炭素繊維を用いた軽量航空機材料、カーボンブラックやシリカを充填したエコタイヤ、ガラス強化プラスチックス、金属強化プラスチックス等の高分子と無機材料の両方の機能発現を目的としたハイブリッド材料(高分子無機複合材料)から、高分子や無機材料をリサイクルすることも検討されている。

リサイクル技術としては、燃焼等によるサーマルリサイクルだけでなく、マテリアルリサイクル技術、素原料回収をめざすケミカルリサイクルの可能性も検討されている。すでに高分子の熱分解技術や水蒸気分解技術が開発されつつある。これらの技術は高分子のリサイクルを目的とする場合もあるが、多くの場合は無機材料、特にフィラーのリサイクルを目的としている。

高分子や無機材料のリサイクルでは、触媒を利用した高分子分解プロセスも提案されている。例えば、固体触媒充填層反応プロセスによる高分子分解技術がある(特許文献1、2)。しかし、高分子は溶融温度以上でも粘性が高く、リサイクル時に添加した触媒との接触効率を充分に高くすることは難しく、充分な分解が進まない場合もある。

また、金属やセラミクスの成型加工においては、バインダーとして高分子が用いられる。具体的には、バインダーを用いて金属やセラミクスの素材粉末を成型した後、焼成によりバインダーを熱分解あるいは酸化分解させて粉体成型物とし、さらに高温での焼成により無機成型物とする。バインダーの分解が不充分であると、その後の焼成で炭化物が生じ、無機成型物の物性や機能が低下する。しかし、金属やセラミクスの成型加工では、バインダーの分解効率を高めるために固体触媒充填層反応プロセスを利用することはできない。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、分解性高分子材料、ハイブリッド材料及び無機成型材料、これらを用いたハイブリッド成型物、無機成型物、並びに高分子除去又は回収方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
高分子に、当該高分子の分解反応に対する触媒活性を有するナノ触媒が分散されている、分解性高分子材料。

【請求項2】
 
前記ナノ触媒の含有量が、前記分解性高分子材料の総質量に対して15質量%以下である、請求項1に記載の分解性高分子材料。

【請求項3】
 
前記ナノ触媒が金属酸化物ナノ粒子を含む、請求項1又は2に記載の分解性高分子材料。

【請求項4】
 
前記金属酸化物ナノ粒子は、反応温度における酸素吸蔵放出能(OSC)が10μmol/g以上、平均粒子径が100nm以下である、請求項3に記載の分解性高分子材料。

【請求項5】
 
前記金属酸化物ナノ粒子の表面の30%以上に活性面が露出している、請求項3又は4に記載の分解性高分子材料。

【請求項6】
 
前記ナノ触媒は、前記金属酸化物ナノ粒子の表面に有機分子が結合された有機修飾ナノ粒子である、請求項3~5のいずれか一項に記載の分解性高分子材料。

【請求項7】
 
前記有機修飾ナノ粒子の熱重量分析において、有機分子が脱離する温度が150~400℃である、請求項6に記載の分解性高分子材料。

【請求項8】
 
前記金属酸化物ナノ粒子がCeO2ナノ粒子である、請求項3~7のいずれか一項に記載の分解性高分子材料。

【請求項9】
 
前記CeO2ナノ粒子に遷移元素がドープされている、請求項8に記載の分解性高分子材料。

【請求項10】
 
無機フィラーとバインダーとを含有するハイブリッド材料であって、前記バインダーが請求項1~9のいずれか一項に記載の分解性高分子材料である、ハイブリッド材料。

【請求項11】
 
請求項10に記載のハイブリッド材料を加熱及び成型して得られるハイブリッド成型物。

【請求項12】
 
無機材料とバインダーとを含有する成型材料であって、前記バインダーが請求項1~9のいずれか一項に記載の分解性高分子材料である、無機成型材料。

【請求項13】
 
前記無機材料が、セラミクス粉末、金属粉末、又は、セラミクス粉末及び金属粉末の混合物である、請求項12に記載の無機成型材料。

【請求項14】
 
請求項12又は13に記載の無機成型材料を成型及び焼成して得られる無機成型物。

【請求項15】
 
高分子と、当該高分子の分解反応に対する触媒活性を有するナノ触媒とを含有する成型物を、水熱分解処理する、高分子除去又は回収方法。

【請求項16】
 
前記高分子100質量部に対して前記ナノ触媒を15質量部以下添加する、請求項15に記載の高分子除去又は回収方法。

【請求項17】
 
前記ナノ触媒が金属酸化物ナノ粒子を含む、請求項15又は16に記載の高分子除去又は回収方法。

【請求項18】
 
前記金属酸化物ナノ粒子は、反応温度における酸素吸蔵放出能(OSC)が10μmol/g以上、平均粒子径が100nm以下である、請求項17に記載の高分子除去又は回収方法。

【請求項19】
 
前記金属酸化物ナノ粒子の表面の30%以上に活性面が露出している、請求項17又は18に記載の高分子除去又は回収方法。

【請求項20】
 
前記ナノ触媒は、前記金属酸化物ナノ粒子の表面に有機分子が結合された有機修飾ナノ粒子である、請求項17~19のいずれか一項に記載の高分子除去又は回収方法。

【請求項21】
 
前記金属酸化物ナノ粒子がCeO2ナノ粒子である、請求項17~20のいずれか一項に記載の高分子除去又は回収方法。

【請求項22】
 
前記CeO2ナノ粒子に遷移元素がドープされている、請求項21に記載の高分子除去又は回収方法。

【請求項23】
 
前記ナノ触媒を分散させた前記高分子を150~400℃で水熱分解処理する、請求項15~22のいずれか一項に記載の高分子除去又は回収方法。

【請求項24】
 
前記成型物は、前記高分子をバインダーとする無機フィラー又は無機成型材料を含有する、請求項15~23のいずれか一項に記載の高分子除去又は回収方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right Published
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