2020 Fiscal Year Annual Research Report
Biaxial stretching behavior of polyurethane spherulites
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18K05231
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
斎藤 拓 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90196006)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ポリウレタン / 球晶 / 延伸 / 小角X線散乱 / 応力ーひずみ挙動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポリ（1,6-ヘキシレンアジペート）グリコール、ジフェニルメタンジイソシアネート、1,4-ブタンジオールから成るポリウレタンにおいてハードセグメント量の異なるポリウレタンを用いて溶融結晶化を行ったところ、適当な組成でマルテーゼクロスの明瞭な球晶を形成させることができた。得られた孤立した球晶の室温における二軸延伸過程およびその回復過程を偏光顕微鏡により観察したところ、延伸により同じ形状を保持したまま大きくなり、二軸延伸前に円形であった小角X線散乱像が円環状へと変化したことから、二軸延伸によりナノメートル次元のハードセグメントの配列の秩序性は向上することが明らかにされている。さらに高ひずみまで二軸延伸を行うと、球晶同士が衝突して、球晶間に存在していたマトリックスが消失した。また、二軸延伸後に延伸前には存在しなかったマイクロメートル次元のフィブリル構造がマトリックス中に新たに形成されることが見出された。
室温ではなく高温で熱処理した試料に対して引張試験を行うことで力学特性を調べた。その結果、降伏点が不明瞭になり、未熱処理とは全く異なる応力―ひずみ挙動を示し、高強度化することが見出された。一軸熱延伸試料の小角X線散乱測定により層状の散乱像が観察されたことから、熱延伸により硬質層と軟質層から成る層状構造が形成されたことが示唆され、層状構造の形成は原子間力顕微鏡による観察結果からも確認された。引張試験後の試料ではフィブリル構造が形成されておらず、層状構造が折れ曲がりキンク構造が形成されたことがわかった。熱延伸による層状構造形成と応力－ひずみ測定中のキンク構造形成が高強度化に寄与していると考えられる。
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