2012 Fiscal Year Annual Research Report
非平衡中間体と高分子結晶化ー産業応用への基盤構築に向けて
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24245046
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
金谷 利治 京都大学, 化学研究所, 教授 (20152788)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西田 幸次 京都大学, 化学研究所, 准教授 (80189290)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 非平衡中間体 / シシケバブ / 流動結晶化 / メゾ相 / スピノーダル型結晶化 |
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| Research Abstract |
高分子材料は金属材料、セラミック材料とならび３大材料の一つであり、我々の身の回りにはなくてはならない材料である。高分子は大きく結晶性高分子と非晶性高分子に分類でき、ともに材料としての特性があり重要である。特に、結晶性高分子の場合はナノメートルからマイクロメートルスケールの高次構造が物性に大きく影響を及ぼすことが知られており、その制御は該当分野の大きな課題である。我々は高分子結晶化過程において、結晶化誘導期におけるスピノーダル分解型構造形成に代表される「非平衡中間体」を経由する新たな結晶化機構が存在することを見いだし、詳細を検討してきた。これまでの知見を基に、非平衡中間体の関与する結晶化を系統的に整理し、普遍的原理を示すと同時に、高分子結晶高次構造制御と新規物性開発における産業応用への基盤構築を目指している。以下の４つのテーマが進展中である。（１）スピノーダル分解型結晶化機構（２）流動誘起「非平衡中間体」とシシケバブ生成機構（３）アイソタクチックポリプロピレンのメゾ相からの結晶化（４）「非平衡中間相」経由結晶化機構の普遍的原理解明。今年度の進捗を簡潔に記述する。（１）については、アイソタクチックポリメチルメタクリレートについて、広角・小角X線散乱、光散乱、顕微鏡観察で高温から順に結晶化を調べたが、スピノーダル分解型の機構は見つからず、スピノーダル型機構は本高分子でもかなり低温でないと進行しないことが明らかになった。（２）については、マイクロビームX線を用いた実験により前駆体中に結晶が存在することを実証し、その成長過程を現在調査中である。（３）では、ポリブチレンテレフタレートに実験を拡張し、メゾ相を発見した。（４）は今後の課題で、産業利用への展開の基礎として、SPring-8のソフトマター産学連合体での共同研究を基盤として、中間体を見据えた研究を展開した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要にも書いたように、本研究では具以下の４つのテーマが進展中である。（１）スピノーダル分解型結晶化機構（２）流動誘起「非平衡中間体」とシシケバブ生成機構（３）アイソタクチックポリプロピレンのメゾ相からの結晶化（４）「非平衡中間相」経由結晶化機構の普遍的原理解明。これらのテーマについて、概ね予定通り研究は進捗しているが、（２）については、融点以上で生成される前駆体の内部構造を明らかにしシシケバブ生成機構の本質に迫ろうとしており、予想以上の進捗状況である。（３）についても、新たにポリブチルナフタレートのメゾ相を発見できたことは、幸運もあるが、予想以上の進捗状況である。それに対して、（１）では、スピノーダル型の結晶化機構を示す高分子が比較的簡単に見いだせると思っていたが、なかなか発見できない。ただ、相互作用の強いポリアミド系で非常に強いメルトメモリー効果を見いだしたが、この系ではこれまでと異なる相分離的な現象が結晶化以前に怒っている可能性は高く、今後研究を進める予定である。（４）については、今後多くの中間体が発見されるのを待つことになる。このような予想を上回るのもあるが、予想とは異なる結果も出てきている状況から、上記評価とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
大きくは、（１）スピノーダル分解型結晶化機構（２）流動誘起「非平衡中間体」とシシケバブ生成機構（３）アイソタクチックポリプロピレンのメゾ相からの結晶化（４）「非平衡中間相」経由結晶化機構の普遍的原理解明の４つのテーマを進めることに変わりはない。しかし、最近比較的容易に利用できるようになった放射光X線や中性子などのいわゆる量子ビームをより多く利用して研究を進めることを目指している。なぜなら、非平衡中間相の構造は結晶構造に比べて、それほどはっきりしないものが多く（今年度の流動誘起前駆体中に結晶が存在することを実証したように）かなり特殊な測定を行わないとうまく行かないことが明らかになってきた。中性子による重水素化ラベル法、また構造形成過程の中性子非弾性散乱やミュオン回転法による検出なども併用して行く予定である。
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