Design of high mechanical strength for amorphous polymer glass by using chain orientation and intermolecular interaction

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K21099
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Polymer/Textile materials; Polymer chemistry
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: Nobukawa Shogo 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50609211)
• Research Collaborator: Inomata Katsuhiro
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ポリメタクリル酸メチル / 分子配向 / 分子間相互作用 / 金属塩 / 靱性 / 力学異方性 / 配向フィルム

Outline of Final Research Achievements

In this study, we improved mechanical properties of acrylic polymer films by using molecular orientation and intermolecular interaction. We found that the molecular orientation, which is induced by hot-stretching, enhanced Young’s modulus and tensile strength in machine direction (MD) of the acrylic polymers, but decreased them in transversal direction (TD). However, introducing graft chains of poly(ethylene glycol) and adding lithium salt could suppress the decrease of mechanical properties in TD due to the intermolecular interaction between polymer chains. Moreover, the combination of tensile test and birefringence measurement revealed that the enhancement of tensile strength by molecular orientation was associated with the reduction of stress for crazing formation in the polymer films.

Free Research Field

高分子物性、固体レオロジー、光学物性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、分子配向と分子間相互作用を利用して、ポリメタクリル酸メチル（PMMA）などの汎用高分子の力学強度を向上させることを目的とした。従来、PMMAは弾性率に優れるが、非常に脆いことが課題であった。しかしながら、加熱延伸による配向と、水素結合性グラフト鎖や金属塩添加による強い分子間相互作用を組み合わせることで、力学強度の向上を達成することができた。これらの手法は簡便であり、より高強度な高分子材料への展開が期待できる。また、分子配向による高強度化のメカニズムについて、新たに応力光学則を用いたアプローチを行っており、学術的な意義も大きいと言える。