2005 Fiscal Year Annual Research Report
高分子材料の破壊・破損の瞬間における分子鎖のダイナミックス
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16550172
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
新田 晃平 金沢大学, 自然科学研究科, 教授 (70260560)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 憲司 金沢大学, 自然科学研究科, 助教授 (00216714)
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| Keywords | 近赤外分光 / レオオプティクス / 降伏挙動 / 一軸延伸 / ポリプロピレン / ポリエチレン |
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| Research Abstract |
メチレンユニット数の異なる一連の直鎖状アルカンの近赤外(NIR)吸収スペクトルを評価することで、主鎖のメチレン由来のC-H伸縮振動と末端のメチル基由来のC-H伸縮振動の吸収ピークを帰属した。また、分岐状態の異なる各種ポリエチレンにおいても末端メチル基由来の振動吸収ピークを評価できることがわかった。さらに、ポリエチレンの溶融過程のNIR吸収スペクトル測定を行うことで、結晶相、非晶相それぞれの吸収ピークへの寄与を明らかにした。
以上の帰属に基づき、昨年度製作した装置を用いて、一軸延伸過程中でポリプロピレン(PP)ならびに各種ポリエチレン(PE)の分子振動状態をその場観察した。すべての試料において、降伏後のネック発現領域で、結晶相由来のNIR吸収スペクトル強度の減少と非晶相由来の吸収強度の増加が見られた。このことは、ネック発現領域で結晶の破砕を伴う大きな構造変化が起きていることを示唆する。
PPならびにPEの各種材料の破損後の分子振動状態は、溶融状態における分子振動状態と一致し、降伏点以降の分子鎖の振動状態は非晶鎖と等しいことが分かった。また,降伏破砕後に鎖の著しい配向が起こり,その直後にネック部が発現することも分かった。特に,高結晶性材料では,降伏において球晶内部の結晶部の破壊によるラメラクラスターユニットへの破砕が起こるのに対して、低結晶性材料ではラメラクラスターユニットへの破砕に優先して結晶からの鎖の引き抜きや解きほぐれ等の塑性流動が支配的起こっていることが分かった。この実験事実に基づき,材料の破損の発現機構を理論的に考察し,ラメラクラスター間を結ぶタイリンクが局所的に配列する機構がネック発現に関与していることを示した。
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