陽電子消滅法による熱硬化性樹脂重合時の自由体積の評価

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08651062
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: National Laboratory for High Energy Physics
• Principal Investigator: 鈴木 健訓 高エネルギー物理学研究所, 放射線安全管理センター, 教授 (40162961)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 沼尻 正晴 高エネルギー物理学研究所, 放射線安全管理センター, 助手 (20189385) ; 沖 雄一 高エネルギー物理学研究所, 放射線安全管理センター, 助手 (40204094) ; 三浦 太一 高エネルギー物理学研究所, 放射線安全管理センター, 助手 (80209717) ; 近藤 健次郎 高エネルギー物理学研究所, 放射線安全管理センター, 教授 (20004434)
• Keywords: 陽電子消滅 / 熱硬化性樹脂 / シアネート樹脂 / エポチシ樹脂硬化過程

Research Abstract

シアネート樹脂(ビスフェノールAヂシアネート、BADCY)の硬化過程を陽電子消滅(PA)の手法を用いて解析した。この樹脂は室温で粉末、77℃で液体になり、さらに、高温で固体になるという3種類の状態変化を経る特殊な樹脂である。
室温でモノマーの分子はトリアジン環を形成し重合が進行する。硬化前のモノマーの状態で観測されたシアネート基の赤外分光(IR)の信号が、トリアジン環の形成とともに観測されなくなる。この信号を測定することによってモノマーがどれだけ重合したかが測定できる。温度を150℃に設定し200時間にわたり重合の変化をPAとIRの手法を用いて観測した。200時間経過後、重合は約80%進行していたことはIRから観測された。モノマーの状態ではPAの超寿命成分(τ_3)は観測されないが、液体になると陽電子はバブルを形成し、液体の持つ表面張力に特有なτ_3を示す。液体のτ_3は値が大きく、さらに硬化が進むと固体になり、τ_3の値は硬化度に従い小さくなる。逆ラプラス変換から寿命分布が得られ、この分布は高分子間の自由体積の分布に相当すると考えられる。この分布の時間変化を追うと、特徴的な変化が観測された。硬化開始から30時間は、一定の寿命の値で分布が停止ししているが、31時間後の分布は、小さい方に移動している。液体状態ではバブルの一定の大きさを形成していたポジトロニウムは、硬化の進行とともに液体の粘性度が増し、ポジトロニウムはその力に耐えられず次の安定状態(小さなバブル)に移行したと考えられ、変化は不連続的である。以上の結果は、第5回陽電子化学国際会議で発表した。

Research Products

• [Publications] Suzuki T.,Shiomi Y.,et al.: "Free-volume characteristics and water absorption of novolac epoxy resins investigated by positron annihilation"" POLYMER. 37. 3025-3030 (1996)
• [Publications] Suzuki T.,Oshima N.,et al.: "Radiation effect on polypropylene studied by relaxational behavior at low temperature using positron annihilation" POLYMER. 37. 5521-5524 (1996)
• [Publications] Suzuki T.,Oshima N.,et al.: "Free volume of cyanate resins studied by positron annihilation" JOURNAL of RADIOANALYTICAL and NUCLEAR CHEM. (in Press). (1996)
• [Publications] Oshima N.,Suzuki T.,et al.: "Design of a high-efficiency short-pulsed positron beam system" APPLIER SURFACE SCIENCE. (in Press). (1996)