エポキシ樹脂の不均一硬化による巨視的特性の機能の発現

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16760061
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 荒木 稚子 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (40359691)
• Keywords: エポキシ樹脂 / 比熱 / 誘電率 / 分子量分布 / Havriliak-Negamiモデル

Research Abstract

本研究は,エポキシ樹脂の不均一硬化が発現する巨視的機能を明らかにすることを目的としている.平成16年度は,比熱容量と誘電率に着目し,不均一硬化が与える影響を明らかにすることを目的として,単一モノマー試料(均一)と,二種類のモノマーを配合した混合モノマー試料(不均一)を作製し,モノマーの分子量およびその分布の影響について調べた.
示差走査熱量計により熱量測定を行い,各試料の比熱容量の温度特性を調べた.単一モノマー試料については,硬化前のモノマーの分子量が小さいほど,高いガラス転移温度を示した.混合モノマー試料については,試料全体の平均分子量には依存せず,配合した各モノマーの特性が独立に現れた.
変成器ブリッジ法により静電容量・コンダクタンス測定を行い,各試料の複素誘電率の温度・周波数特性を調べた.単一モノマー試料については,硬化前のモノマーの分子量が小さいほど,低周波数あるいは高温においてガラス転移した.混合モノマー試料については,比熱容量と同様,試料全体の平均分子量には依存せず,配合した各モノマーの特性が独立に現れた.さらに,複素誘電率の周波数依存性にHavriliak-Negamiモデルを適したところ,単一モノマー試料は単一緩和モデル,混合モノマー試料は二重緩和モデルで表されることが明らかになった.混合モノマー試料における二つの緩和時間は,配合した単一モノマーの緩和時間にほぼ等しく,各分布は広くなった.一方,混合モノマー試料の緩和強度は,平均分子量に影響を受けた.このような二重緩和は,モノマーの分子量・その分布だけでなく,硬化後の網目鎖の分布に大きく起因していると考えられる.
以上より,エポキシ樹脂の比熱容量および複素誘電率は,モノマーの平均分子量だけでなく,モノマーの分子量およびその分布,さらに網目鎖分布による不均一硬化に大きな影響を受けることがわかった.