Study on formation mechanisms of various structures produced by polymorphic semi-crystalline polymer

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05632
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35020:Polymer materials-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: TAGUCHI Ken 広島大学, 先進理工系科学研究科(総), 准教授 (60346046)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 高分子 / ポリプロピレンコポリマー / 超薄膜 / 結晶成長 / 結晶多形 / 融解・再組織化 / 放射光 / 電子顕微鏡

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study was to clarify the various structures and formation mechanisms of fine crystals in polypropylene copolymer, which is an indispensable material in modern society.
Through microscopic observations using ultra-thin films and experiments using synchrotron radiation facilities, it was revealed that two fine needle-like crystals with different crystal structures grow in the copolymer samples in an epitaxial relationship with each other, building up the various structure in the material. The ratio of the two types of crystals and the structure changed significantly depending on the crystallization temperature and the time, and the reorganization and melting behavior upon heating process were clarified in detail depending on the polymorphism, providing fundamental information that will lead to the development of sustainable materials.

Free Research Field

ソフトマテリアル物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、フィルム等の汎用素材であるポリプロピレンコポリマーの多彩な結晶構造とその高次構造形成機構を微視的に明らかした。
超薄膜からの結晶成長顕微鏡観察から、コポリマー中で2種類の針状結晶が結晶学的な関係を保ちながら成長するという素過程の観察に成功した。またバルク素材中の構造形成過程をその素過程によって詳細に説明できるようになったことが本研究の学術的な意義を有する結果と言える。フィルム特性に影響を与える高次構形成機構と加熱時の構造変化や融解挙動も詳細に解明したことによって、今後の持続可能な汎用素材開発にとって重要な基礎的知見を得た点で社会的な意義を有していると言える。