2017 Fiscal Year Annual Research Report
偏光ラマン分光法を用いた結晶性高分子材料のその場３次元配向評価
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16J00528
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
木田 拓充 金沢大学, 自然科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | ラマン分光法 / 分子配向 / 結晶性高分子材料 / 3次元配向評価 / 高分子材料物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に開発した偏光ラマン分光装置において、光学部品の最適化などを行うことで試料深さ方向の偏光強度を飛躍的に向上させることに成功し、より短時間で各種配向パラメータを算出することが可能となった。そこで、試験片設置部分に特注の小型引張試験機を組み込み、一軸延伸過程におけるその場3次元分子配向評価を行った。試料には高密度ポリエチレン(HDPE)を用いた。延伸初期段階は一軸配向性を示したが、試験片が不均一変形を開始する降伏領域において、試験片深さ方向と幅方向の分子配向状態が異なっており、三次元的に不均一な分子配向状態となることがわかった。不均一変形が完了すると、分子配向状態は一軸配向性を示し、ひずみの増加に伴って延伸方向へと徐々に分子配向が進行した。この結果より、単純な一軸延伸過程においても、不均一な変形を示す領域では一軸配向性を示さず、複雑な分子配向状態となることがわかった。
また、本研究で開発した3次元配向評価法は、光学配置を変化させることなく、偏光状態を変化させるだけで3次元配向評価が可能であるため、分子配向状態のマッピングを容易に行うことができる。そこで、圧延操作を行うことで二軸配向性を示すPEフィルムを調製し、1 mm間隔で20×20 mmの範囲における3次元配向状態のマッピング測定を行った。その結果、フィルム中心部分では分子鎖が二軸配向性を示したが、フィルムの端部分では一軸配向性となっており、フィルム成形時に生じる変形の不均一性が微視的な分子配向状態に影響を与えていることを示している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上記の通り、昨年度開発した3次元配向評価法の改良を行い、一軸延伸過程で生じる分子配向状態を3次元で評価することに成功した。従来の手法では達成が困難であった3次元配向のマッピング技術の確立も成功しており、当初の予定通り研究課題は進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
異なる延伸条件で作製した一軸延伸試料および二軸延伸試料の3次元配向評価を行うことで、分子配向メカニズムを説明する構造モデルの構築に試みる。また、熱延伸過程のその場3次元配向評価が可能な装置を開発し、延伸温度と分子配向の関係について評価を行う。
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Research Products
(13 results)
