高分子ゲルの体積相転移と相転移ダイナミクスに関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10305069
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 升田 利史郎 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10026007)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荒木 修 京都大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50303863) ; 瀧川 敏算 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50201603)
• Keywords: 高分子ゲル / ポリ(N-イソプロピル)アクリルアミド / 体積相転移 / 膨潤 / 脱膨潤 / 拡散係数 / 臨界現象

Research Abstract

ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPA)ゲルおよびイオン種を含むPNIPAゲルを作製し,それらのゲルの体積(V)―温度(T)挙動に及ぼす荷重(張力)の影響を調べた.荷重を印加しない状態でのPNIPAゲルでは,V-T曲線上に不連続な転移(一次転移)は見られずこの状態では連続転移することがわかった.しかし,荷重を印加した状態ではPNIPAゲルは不連続的な体積変化挙動を示した.転移温度は荷重の増加と共に高温側にシフトした.不連続転移の幅も荷重の増加と共に大きくなった.一方,イオンを含むゲルでは無荷重の状態でも体積変化は不連続であった.その幅は導入したイオンの量の増加と共に大きくなることがわかった.また,転移温度もイオンの導入量の増加と共に高くなった.イオンを導入したゲルに荷重を引火するとPNIPAゲルの揚合と同様に荷重の増加と共に転移温度は高温側にシフトし,転移幅も大きくなった.これらのことは,イオンの導入の効果と荷重の印加の効果は共にゲルの転移温度を高温側にシフトさせ,不連続転移の幅を大きくするという点で同じであることがわかった.これはイオンの導入の場合も荷重の印加の場合も同じくゲルを膨潤させるために不連続転移の特徴が強く現れたのかもしれない.これはランダウ型の自由エネルギーの表式を用いると統一的に記述でき,イオン導入や荷重のゲルの体積相転移に及ぼす影響は現象論的には外場による膨潤度の変化でうまく説明することができた.

Research Products

• [Publications] Osamu Araki: "Conformational Relaxation in Glassy State of Poly (methyl methacrylate)s Investigated by Viscoelasticity and Density Measurements Osamu Araki"Polymer Journal. 32・2. 97-102 (2000)
• [Publications] 荒木修: "相分離状態にあるポリメタクリル酸メチル/α-メチルスチレン-アクリロニトリル共重合体ブレンドのガラス領域における動的粘弾性"高分子論文集. 57・1. 8-14 (2000)
• [Publications] 荒木修: "ポリメタクリル酸メチル/α-メチルスチレン-アクリロニトリル共重合体ブレンド系のガラス状態における引張特性"高分子論文集. 56・11. 732-737 (1999)
• [Publications] Kenzo Okamoto: "Measurement of Interfacial Tension between Polymer Melts: Improved Imbedded Fiber Retraction, Breaking Thread and Dynamic Viscoelasticity Methods"日本レオロジー学会誌. 27・2. 109-115 (1999)
• [Publications] Toshikazu Takigawa: "Flow-Induced Swelling of Poly (vinyl alcohol) Gel"Journal of Chemical Physics. 111・5. 2295-2300 (1999)
• [Publications] Toshikazu Takigawa: "Deswelling Kinetics of Poly (N-isopropylacrylamide) Gels at Volume-Phase Transition"Polymer Journal. 31・7. 595-598 (1999)