2014 Fiscal Year Annual Research Report
新たに見出した高温相転移現象を利用した超高弾性率・超高強度ナイロン創成への挑戦
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24350123
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| Research Institution | Toyota Technological Institute |
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Principal Investigator |
田代 孝二 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60171691)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山元 博子 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (10423592)
田原 大輔 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (80469197)
吉岡 太陽 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (90596165)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 超高弾性率 / 超高強度 / ナイロン / 相転移 / 水素結合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
重要な汎用性高分子の力学物性を極限までもたらし金属を凌駕する高分子材料が創成できれば、社会的にも大きな影響を与え産業力を高める上でも極めて重要となる。ポリエチレンについては超延伸試料が開発された。ポリエチレンと類似したジグザグ形態をとる脂肪族ナイロンも、極限状態としてポリエチレンに匹敵する力学物性を与える（我々の計算では分子鎖軸方向に約300GPa(-150℃)～100GPa (20℃)）。分子鎖間は水素結合で結ばれ、300℃に及ぶ高い融点を有している。ナイロンは、超高弾性率・高強度そして高耐熱性を併せ持つ望ましい繊維になり得る。しかし、この水素結合が分子鎖の動きを抑制し、ポリエチレンのようには超延伸が出来ず、この40年間、超高弾性率・超高強度試料作成は成功できていない。申請者らは、従来のブリル転移に加えて、融点直下に別の相転移の存在を見出した。分子鎖間水素結合が切断され、分子鎖は鎖軸方向に激しく運動する。この状態で延伸が容易になるはずで、超延伸も可能と期待した。しかし実際には、もう一つの因子が妨げとなった。融点直下における分子鎖切断の容易さである。ナイロン６６、ナイロン1010などについて、種々の温度における超延伸を試みた。融点直下で延伸倍率は、低温域の延伸倍率の約２倍に上がり、ヤング率は３倍程度に増大したが、強度が上がらなかった。その原因をラメラ積層構造の変化などから考察した。延伸の実験は高温での一軸延伸操作であり、操作そのものは極めて単純であったが、ゾーン延伸など従来の方法と同程度にまで物性を高めることが出来た。融点直下での延伸を困難にせしめた重要な理由として、ポリエチレンの場合のような百万に及ぶ超高分子量試料を用いることが出来ず、それが融点直下での切断の容易さにつながっていたものと考えている。今後は、如何に超高分子量ナイロンを合成するかに注力せねばならない。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] 広角X線回折および広角中性子回折に基づく高分子結晶構造の精密解析2014
Author(s)
田代 孝二, 塙坂 真, 山元 博子, Kaewkan Wasanasuk, Paramita Jaya Ratri, 吉澤 功徳, 田中 伊知朗, 新村 信雄, 日下 勝弘, 細谷 孝明, 大原 高志, 栗原 和男, 黒木 良太, 玉田 太郎, 藤原 悟, 勝部 勝義, 森川 佳介, 古宮 行淳, 北野 利明, 二宗 隆, 尾関 智二
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Journal Title
高分子論文集
Volume: 71
Pages: 508-526
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Microscopically-viewed relationship between the chain conformation and ultimate Young's modulus of a series of arylate polyesters with long methylene segments2014
Author(s)
Masafumi Tasaki, Hiroko Yamamoto, Taiyo Yoshioka, Makoto Hanesaka, Tran Hai Ninh, Kohji Tashiro, Hye Jin Jeon, Kwang Bok Choi, Hak Seung Jeong, Hyun Hoon Song, Moon Hor Ree
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Journal Title
Polymer
Volume: 55
Pages: 1799-1808
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Crystal structure analyses of arylate polyesters with long methylene segments and their model compounds on the basis of 2-D X-ray diffractions and infrared progression bands2014
Author(s)
Masafumi Tasaki, Hiroko Yamamoto, Taiyo Yoshioka, Makoto Hanesaka, Tran Hai Ninh, Kohji Tashiro, Hye Jin Jeon, Kwang Bok Choi, Hak Seung Jeong, Hyun Hoon Song, Moon Hor Ree
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Journal Title
Polymer
Volume: 55
Pages: 1228-1248
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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