多相系高分子材料の破壊物性と高靭性化に関する基礎的研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02044111
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 高橋 清 九州大学, 応用力学研究所 (10010795)
• 研究分担者: イー アルバートF. ミシガン大学, 材料工学科, 教授 ; 岡本 康 住友化学工業(株), 千葉研究所, 主任研究員 ; 安田 浩 東洋紡績(株), 総合研究所, 第二研究部長 ; 中川 英昭 三菱油化(株), 高分子基礎研究所, 主任研究員 ; 崔 洛三 九州大学, 応用力学研究所, 助手 (10227340) ; 桜田 泰弘 九州大学, 応用力学研究所, 助手 (50038543) ; 新川 和夫 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (00151150)
• キーワード: 多相系ポリマ- / ポリマ-アロイ / ハイインパクトポリスチレン / コ-スティック法 / 破壊靭性 / クレイジング

研究概要

1. 光計測による靭性評価の試み
靭性評価の決め手に欠ける多くの多相系高分子材を含む延性高分子に対して反射コ-スティック法による靭性評価を試み次のような成果を得た。
(1)予き裂をもつ多相系高分子材の場合、ゴム粒子を多く含む試験片を除き、板状試験片の表面を研摩、金属蒸着することにより、鮮明なコ-スティック像を得ることができる。
(2)反射コ-スティック像から評価される破壊靭性値は-40°C〜-60°Cの低温下では破壊力学の式による計算値とよく合致する。温度が室温に上るにつれ、計算による靭性値に比べてコ-スティック像による靭性値はより現実的な温度依存性を示す。しかし数値そのものの妥当性については問題を残し、今後の研究にひきつがれる。
2. 顕微鏡観察にもとづく多相系高分子材の靭性発現機構の研究で次のような成果を得た。
(1)ゴム微粒子充てん系における靭性発現機構で重要なのは変形過程でゴム粒子界面に生じるマイクロボイドの存在である。これがクレイズを誘起し、その結果エネルギを吸収する。
(2)バイモ-ダルHIPS中のクレイズ発生の状況を顕微鏡で調べ、また有限要素解析も行った。その結果モノモ-ダルHIPSに比べて靭性が向上するのは前者においては後者に比べてより長く成長するタイプのクレイズが数において多いためであることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] K.Takahashi: "Application of the ShadowーOptical Method of Caustics to Toughness Evaluation of Polymer Alloy" Optics and Lasers in Engineering. 14. 101-113 (1991)
• [文献書誌] J.Kusumoto: "A PhotoーMechanics Study on Temperature Dependen Toughness of Rubber Modified PA/PPE/SBS Alloy" Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 33. 337-340 (1990)
• [文献書誌] H.C.Kim: "Anisotropy of Dynamic Mechanical Properties in Unfilled and Glass Fibre Filled Liquied Crystal Polyester" Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 33. 349-352 (1990)
• [文献書誌] S.Nagoh: "Fracture Mechanisms in SMC Compact Tension Specimens with Various Notch Tip Radii" Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 33. 341-344 (1990)
• [文献書誌] H.C.Kim: "Relaxation in Unfilled and Glass Fibre Filled Liquid Crystal Polyester" Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 33. 345-348 (1990)
• [文献書誌] N.S.Choi: "Characteristics of Acoustic Emission Wave Attenuation in Short Fiber Rinforced plastics" J.Composite Materials. 24. (1990)
• [文献書誌] K.Takahashi: "Failure Mechanisms of Short Glass Fiber Reinforced Poly(ethylene terephthalate)" Proc.4th European Conf.on Composite Materials. 1051-1056 (1990)
• [文献書誌] K.Takahashi: "ShadowーOptical Patterns of Methanol Crazes at a PMMA Tensile Crack Tip and Their Relationship with OutーofーPlane Deformation" Proc.9th Int.Conf.on Experimental Mechanics. 5. 1851-1858 (1990)
• [文献書誌] 高橋 清: "圧力下におけるポリメチルメタクリ-トの高速破壊挙動" 材料. 40. 185-191 (1991)
• [文献書誌] A.F.Yee: "Fundamental Studies on Thermosets and Thermoplastics Toughened with Thermoplastic Porticles" proc.“Benibana″Int.Symp.on How to Improve the Toughness of Polymers and Composites. 4-11 (1990)
• [文献書誌] A.F.Yee: "The Influence of Particle Size Distribution on the Toughening Mechanisms in RubberーModified Epoxy" accepted for publication by J.Mater.Sci.
• [文献書誌] A.F.Yee: "Mechanical Modeling of Initiation of Localized Yielding under Plane Stress Conditions in Rigidーrigid polymer Alloys" accepted for publication by polym.Eng. sci.
• [文献書誌] 高橋 清 他: "機械材料学" 日本材科学会, 370 (1991)