Sigma効果の発現メカニズム解明と機能性微粒子充填材料への応用

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16651057
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 杉本 昌隆 山形大学, 工学部, 助手 (10361271)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小山 清人 山形大学, 工学部, 教授 (60007218) ; 谷口 貴志 山形大学, 工学部, 講師 (60293669) ; 西岡 昭博 山形大学, 工学部, 助手 (50343075)
• Keywords: 機能性微粒子 / 材料表面への局在化 / 細管流動 / Sigma効果

Research Abstract

1.Sigma効果発現のメカニズム解明を行うため、研究室既存のキャピラリーレオメータを用い細管流動実験を行った。サンプルはPP,HDPE,LDPE,LLDPE,PSから2種類選択し、ブレンド比を変えドライブレンドを行った(ドメインサイズを大きくするため)。細管流動実験では、温度,せん断速度,細管の長さを変え測定を行った。現在までに、低粘度のポリマーと高粘度のポリマーのブレンドポリマーの押し出しを行うと、低粘度のポリマーが高粘度のポリマーを包み込むことが知られている。本研究で用いたサンプルはほとんどこのような傾向を示し、粘度の高い高分子が中央へ移動した。しかし、LDPEのように分岐構造を持ったポリマーの場合には、ブレンドしたポリマーよりも粘度が低いにもかかわらず中央へ移動することが分かった。また、せん断速度の増加、細管の長さに伴い内側のLDPEの濃度が増加することも分かった。この知見を利用し、機能性微粒子を高濃度含んだポリマー(非常に粘度が高い)を分岐や架橋されたポリマーやゴムと共に押し出すことで、プラスチック成形品表面の機能性微粒子の局在化が可能であると考えられる。
2.発泡成形への応用研究として、機能性微粒子(核剤)としてモノステアリン酸グリセリルを添加したPMMAの発泡状態の評価を行った。機能性微粒子の充填を行うことで気泡径を小さくすることと発泡密度を100倍にすることができた(現状で0.5〜2μm)。1.の研究と合わせる事で、材料表面に小さな気泡を持った発泡成形品を得ることが可能であり、また今後の研究で気泡径をさらに小さくすることで様々な機能性の付与が可能になるものと考えられる。