結合相関系高分子のゲル化およびガラス化のスローダイナミックス

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450388
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 柴山 充弘 東京大学, 物性研究所, 教授 (00175390)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 則末 智久 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 助手 (40324719)
• Keywords: 高分子ゲル / 時分割動的光散乱法 / ゾルーゲル転移 / 架橋不均一性 / 結合相関系高分子 / 非エルゴード性

Research Abstract

高分子ゲルについて、非破壊的・非接触的にガラス化点を決定し、かつ、それぞれゲル化のメカニズムを分子の動力学の立場から議論する新規な手法-時分割動的光散乱法-を提案し、高分子反応系の時系列的キャラクタリゼーションの新しい方法論を構築した。具体的には、非可逆ゲル(化学ゲル)および可逆ゲル(物理ゲル)の両者について、ゾルーゲル転移点近傍での高分子の結合相関性と臨界ダイナミクスおよび、ゲル特有の構造不均一性について研究を行った。その結果、(1)ゾルーゲル転移点近傍において、散乱強度の時間相関関数にべき乗則で表される長時間緩和が排他的に現れること、(2)ゲル領域に入ると非エルゴード性が発現し、散乱強度にスペックルが現れること、などを見いだした。また、これらの現象は化学反応時に架橋点が導入されることによる架橋不均一性に起因するのではなく、高分子鎖の熱運動が架橋導入により制限される(架橋不均一性)によるものであることを、熱可逆的な物理ゲルであるポリビニルアルコールゲルのイオンコンプレックスゲルにおいて検証した。その一方で、ポリスチレンのラジカル重合系とポリ(スチレン・ジビニルベンゼン)のラジカル重合系の比較によりガラス化とゲル化のダイナミクスの類似性、相違性について議論した。さらに、ゲル調製時の環境因子(温度や圧力)がゲルの不均一構造形成に及ぼす役割についても考察した。

Research Products

• [Publications] Y.Suetoh,M.Shibayama: "Effects of Non-uniform Solvation on Thermal Response in Poly (N-isopropylacrylamide) Gels"Polymer. vol.41. 505-510 (2000)
• [Publications] M.Shibayama,: "Static Inhomogeneities and Dynamics of Swollen and Reactor-Batch Polymer Gels"J.Chem.Phys.. vol.112. 442-449 (2000)
• [Publications] T.Norisuye, et al.: "Time-Resolved Dynamic Light Scattering Study on the Dynamics of Silica Gels during Gelation Process."Macromolecules. vol.33. 900-905 (2000)
• [Publications] M.Takeda, et al.: "Critical Dynamics of Cross-linked Polymer Chains near Gelation Threshold"Macromolecules. vol.33. 2909-2915 (2000)
• [Publications] M.Shibayama, et al.: "Static Inhomogeneities in Physical Gels : Comparison of Temperature-induced and Concentration-induced Sol-Gel Transition"Macromolecules. vol.33. 7868-7876 (2000)
• [Publications] C.Nakamoto,M.Shibayama: "Preparation Pressure Dependence of Structure Inhomogeneities and Dynamic Fluctuations in Poly (N-isopropylacrylamide) Gels"Macromolecules. (in press).