Structural evaluation of functional fluoropolymer material

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K04727
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 猿倉 信彦 大阪大学, レーザー科学研究所, 教授 (40260202)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山ノ井 航平 大阪大学, レーザー科学研究所, 助教 (30722813) ; 清水 俊彦 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (80415182)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: フッ素樹脂 / 小角X線散乱

Outline of Annual Research Achievements

現在、耐熱性、耐薬品性、撥水・撥油性や低摩擦係数など優れた特性を持ったフッ化物樹脂が開発されている。ポリマーアロイ（ブレンド樹脂）は、これらの特性を補完するように混合させたもので、特に苛酷な環境に対する耐久力を持つようになることが期待されている。本研究は小角X線散乱法と光散乱計測を組み合わせることで、ミクロからマクロな視点での構造解析を現在社会的に需要のある複雑なフッ化物ブレンド樹脂の開発・評価へ応用する。特に前例の無い構造解析と応力応答の同時計測が、中心課題である。具体的には既に実績のある構造解析システムに引張装置を導入し、引張強度による構造変化の過程を解析し、異方性の現れ方、応力との関係を解明することを目標とする。本研究により、成形加工品の製作条件の最適化、加工品の指標化に成功すれば、性能向上により世界中のあらゆる製品や工場などの長寿命化と安全・安心の向上、フッ素樹脂材料の用途の拡大が期待できる。
これまで、異方性と引張強度との整合性を取るため、X線解析機器内部に引張試験機を持ち込む設計を行い、設計した遠隔操作が可能な引張試験機を放射光施設に持ち込み、引張応力下での小角X線散乱測定を実施している。
昨年度は新型コロナウィルス拡大の影響のため放射光での実験を円滑に行えなかった。そのため、議論・解析・総合評価に注力した。これまでの樹脂の引張試験のその場観察での配向性の増大から破壊に至るプロセスのデータ解析を詳細に行い、まとめを論文として投稿した（査読中）。また、以前のニュースバルで行ったEXAFSの実験結果の解析では　樹脂中のフッ素原子の割合に依存した
シフトが同種の系では初めてクリアに観測され樹脂分子の立体配置がどのようにマクロな樹脂の物性や機械的特性に影響するかを調べる糸口を作った。