2022 Fiscal Year Annual Research Report
多形の織りなす結晶性高分子の構造多様性：微視的メカニズムの解明
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20K05632
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
田口 健 広島大学, 先進理工系科学研究科(総), 准教授 (60346046)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 高分子結晶成長 / ポリプロピレン / コポリマー / 結晶多形 / 融解・再組織化 / 時分割Ｘ線散乱測定 / X線マイクロビーム / 電子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポリプロピレンにはいくつかの結晶多形（α・β・γ）が存在し、特異な結晶構造を有するγ型ラメラ晶の成長メカニズムには謎が多い。本研究は高分率でγ型を含有するプロピレン共重合体試料を用い、結晶多形の混在する多彩な構造形成メカニズムを明らかにすることを目的としている。
本研究では、超薄膜試料で成長する微結晶の顕微鏡観察を通じて、α型針状結晶の側面からγ型結晶が結晶学的な相互作用によって成長するという素過程を明らかにした。また、バルク試料の放射光X線回折実験によって、結晶化中の多形分率の時間変化や、昇温時の融解挙動の多形依存性を明らかにしてきた。
最終年度には、放射光X線マイクロビームを用いたプロピレン共重合体球晶中の多形・配向分布の観察も行った。その結果、球晶形成過程では中心からα型針状晶が放射状に成長しつつ、その側面からγ型晶が垂直に成長していくという素過程によって、多形の混在した多彩な構造が形成されるメカニズムが明らかとなった。また、急冷時の二次結晶化を排除した融解・再組織化過程の観察から、α型とγ型両者の平衡融点がほぼ一致することや、ラメラ積層周期がγ型よりα型で大きいことなどが確認された。透過型電子顕微鏡観察によってラメラ積層構造の存在や、結晶多形に由来すると思われる異なるラメラ構造の共存も直接確認された。予定していた試料延伸時の放射光X線回折その場測定も行い、配向変化とγ型からα型への多形転移についての観察も行った。準備を行っていた光散乱測定に関しては、所属組織の要請による実験室移転のため中断となり期間内に十分な成果報告にまでは至らなかったものの、今後の本研究の展開において活用する予定である。これらの得られた結果については、物理学会や主催した高分子物理学研究会において報告を行い、本研究の成果の総括を行った。
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Research Products
(2 results)
