高分子の結晶化機構

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02302079
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 彦坂 正道 山形大学, 工学部, 助教授 (60087103)
• 研究分担者: 高見沢 橄一郎 九州大学, 工学部, 教授 (10037707) ; 戸田 昭彦 京都大学, 理学部, 助手 (70201655) ; 宮地 英紀 京都大学, 理学部, 助教授 (90025388) ; 田中 肇 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (60159019) ; 大東 弘二 山形大学, 工学部, 教授 (90185372)
• キーワード: 高分子 / 結晶化 / 伸び切り鎖結晶 / 折りたたみ鎖結晶 / 厚化成長機構 / エピタキシャル成長 / 混合系 / 形態形成

研究概要

1 分子鎖の滑り易いmobile相で結晶化させることにより、厚い伸びきり鎖結晶が生成することが彦坂らの滑り拡散理論で予言された。この予言が新たにポリオルガノホスファゼンとポリビニリデンフロライド(PVDF)の共重合体で確かめられた。PVDFの共重合体の厚いラメラ結晶は強誘電性高分子の強誘電性と耐熱性を大幅に改善することがわかり結晶化の制御による物性の改善の有効さが実証された。また高分子の新しい結晶成長機構である厚化成長がポリエチレン(PE)について定量的に観測され、更に結晶形態との関係も検討され、厚化成長機構解明への重要な手がかりが得られた。
2 折りたたみ鎖単結晶の外形が結晶化温度とともに著しく変化することがPEで示されトピックスとなっているが、その理由が核生成頻度と核成長速度の相対的な関係で説明され、従来不明であったミクロな核の挙動が実験的に検討できることが示された。また従来軽視されてきたランダム系中での分子鎖の振舞いを考慮にいれた結晶化機構の理論的取り扱いが、試みられた。
3 PE、ポリプロピレンなどの高分子が、互いに表面においてエピタキシャルに成長できることが系統的に研究され、結晶化を分子レベルで制御しうる可能性を明らかにした。
4 混合系の結晶化では、異種分子の混入により球晶の形態を著しく変えることができることがわかった。これは現在なお未解決である球晶形態形成機構解明に重要な手がかりとなるものである。また結晶化と相分離の競合や、異種分子同士の拡散機構の違いなどにより、多成分系には独特な形態が形成されることが示された。

研究成果

• [文献書誌] M.Hikosaka: "Unified Theory of the Nucleation of Folded Chain Crystals (FCCs) and Extended Chain Crystals (ECC) of Polymers.(II) ーOrigin of FCC and ECCー" Poymer. 31. 458-468 (1990)
• [文献書誌] S.Rastogi: "The Role of Mobile phases in the Crystallization of Polyethylene:Part I.Metastability and Lateral Growth" Macromolecules. (1991)
• [文献書誌] S.Rastogi: "New Trends in Polymer Crystallization Studies.Part II The Role of Transient Mesophases in Polymer Crystallization," Makromolekular Chem.Symposia,. (1991)
• [文献書誌] M.Hikosaka: "Essential Role of Chain Sliding Diffusion in Origin of Folded Chainーand Extended ChainーCrystals" 33rd IUPAC International Symposium on Macromolecules,. 347-347 (1990)
• [文献書誌] M.Hikosaka: "Transient Mobile Mesophases in Melt Crystallization of Polyethylene," 33rd IUPAC International Symposium on Macromolecules,. 338-338 (1990)
• [文献書誌] S.Rasogi: "Studies on the Role of Mobile Phases in Polymer Crystallization," 33rd IUPAC International Symposium on Macromolecules,. 356-356 (1990)
• [文献書誌] Masato HASHIMOTO: "Isotropic Scattering in HV Light Scattering from Spherulites of Polymers" Polymer. 32. (1991)
• [文献書誌] M.Hikosaka: "Morphology and Growth of Extended Chain Crystals of Polyethylene" Macromolecular Sci.Phys.
• [文献書誌] 彦坂 正道: "鎖状分子結晶の伸び切り鎖と折りたたみ鎖" 表面. 29. 114-121 (1991)
• [文献書誌] M.Hikosaka: "New Crystallization Mechanism of PolymersーLamellar Thickening Growth Mechanismー" Polymer.
• [文献書誌] M.Hikosaka: "Equilibrium Triple Point Pressure and PressureーTemperature (PーT)Phase Diagram of Polyethylene" Polymer.
• [文献書誌] S.Rastogi: "The Role of Mobile Transient Mesophases in Polymer Crystallization," Polymer.
• [文献書誌] K.Koga: "Crystallization,Field Induced Phase Transition,Thermally Induced Phase Transformation,and Piezoelectric Properties of P(VDFーTrFE)Copolymers with High Molar Ratio of VDF" Journal of Applied Physics. 67. 965-974 (1990)
• [文献書誌] H.Ohigashi: "Piezoelectric Properties of HighーPressure Crystallized PVDF films and Their Applications to HighーTemeperatureーResistant Ultrasonic Transducers" Japanese Journal Applied Physics Supplement. 30ー1. (1991)
• [文献書誌] H.Ohigashi: "Formation of Ferroelectric Domains in a Copolymer P(VDFーTrFE)" Applied Physics Letters.
• [文献書誌] H.Ohigashi: "Phase Diagram of Vinylidene FluorideーTrifluoroethylene Copolymers;VDF Dependence of Curie and Melting Points" Journal of Applied Physics.
• [文献書誌] H.Ohigashi: "Piezoelectric Properties of Ferroelectric Polymers at Low Temperatures" Proc.1990 IEEE Ultrasonic Symposium. (1991)
• [文献書誌] GuoーRong Li: "Pyroelectric Behaviors of Ferroelectric Copolymer P(VDFーTrFE)at Low Temperatures" Physical Review B.
• [文献書誌] Tetsuo Okada: "Effect of nucleating agent on the structure development in isotactic polypropylene/liquid paraffin mixture" Polymer. 31. 469-472 (1990)
• [文献書誌] Tetsuo Okada: "Nonlinear Crystal Growth in the Mixture of Isotactic Polypropylene and Liquid Paraffin" Macromolecules. 23. 3865-3868 (1990)
• [文献書誌] Hiromu Saito: "Crystallization Kinetics in the Mixtures of Poly(vinylidene fluoride) and Poly(Methyl Methacrylate):Twoーstep Diffusion Mechanism" Macromolecules.
• [文献書誌] Motoshi Matsuura: "Aramid/Poly(ether sulfone)Blend:Crystallization Accelerated by the Presence of Amorphous Polymer" Polymer.
• [文献書誌] 王 秀訓: "ポリオキシメチレン/ノボラック樹脂混合系における結晶成長速度論" 高分子論文集.
• [文献書誌] 外村 秀明: "アラミド/ポリエ-テルサルホン混合系の配向結晶化と高次構造形成" 高分子論文集.
• [文献書誌] <Kyo Jin Ihn>___ー,Masaki Tsuji,Akiyoshi Kawaguchi and Kenーichi Katayama: "TEM Measurement of Lamellar Thickness in Polyethylene and Cycloparaffins by Staining with RuO_4" Bull.Inst.Chem.Res.,Kyoto Univ.68. 30-40 (1990)
• [文献書誌] <Takumi Okihara>___ー,Akiyoshi Kawaguchi,Masayoshi Ohara,Kenーichi Katayama: "SUBCELLーMATCHED EPITAXY OF NORMAL LONG CHAIN COMPOUNDS ON POLYETHYLENE I.On the (110) plane" J.Crystal Growth. 106. 318-332 (1990)
• [文献書誌] <Takumi Okihara>___ー,Akiyoshi Kawaguchi,Masayoshi Ohara,Kenーichi Katayama: "SUBCELLーMATCHED EPITAXY OF NORMAL LONG CHAIN COMPOUNDS ON POLYETHYLENE II.On the (100) plane" J.Crystal Growth. 106. 333-348 (1990)
• [文献書誌] <Kyo Jin Ihn>___ー,Masaki Tsuji,Akiyoshi Kawaguchi and Kenーichi Katayama: "Polymorphism of a longーchain cycloparaffin (CH_2)_<120>" J.Electron Microscopy Technique.
• [文献書誌] Akihiko TODA: "Lateral Habit of nーAlkane Single Crystals" J.Materials Science. 26. (1991)
• [文献書誌] Akihiko TODA: "Rounded Lateral Habits Of Polyethylene Single Crystals" Polymer. 32. (1991)
• [文献書誌] 高見沢 橄一郎,占部 美子,藤田 克幸: "ヘプタコサン真空蒸着物の構造評価" 電子情報通信学会技術研究報告(信学技報). 90. 41-46 (1990)
• [文献書誌] 高見沢 橄一郎,仲宗根 桂子,占部 美子,園田 豊英: "直鎖対称ケトンーn^ーアルカン系の相図に及ぼす鎖長の効果" 九大総合理工学研究科報告. 12. 291-299 (1990)
• [文献書誌] 高見沢 橄一郎,藤本 寿一,長野 哲也,占部 美子,斎田 壮一郎,松永 慎也,小川 芳弘: "炭素数81までの高純度n^ーアルカンの層状構造と相転移挙動" Polymer Preprints,Japan. 39. 3932-3934 (1990)
• [文献書誌] 高見沢 橄一郎,占部 美子,斎田 壮一郎,虎谷 博歳,藤本 寿一,長野 哲也: "n^ーアルカン結晶の前駆融解現象と結晶化条件" 第26回熱測定討論会講演要旨集. 26. 216-217 (1990)
• [文献書誌] 小川 芳弘,高見沢 橄一郎,占部 美子: "炭素数100近傍の高純度n^ーアルカンの合成と熱的挙動" 第26回熱測定討論会講演要旨集. 26. 224-225 (1990)
• [文献書誌] 高見沢 橄一郎,占部 美子,藤田 克幸: "鎖状分子化合物のミクロDSC測定に及ぼす試料量の効果" 第26回熱測定討論会 講演要旨集. 26. 190-191 (1990)
• [文献書誌] H.Tanaka,A.J.Lovinger,D.D.Davis: "Miscibility and Isomorphic Cocrystallization in Blends of Ferroelectric Copolymers of Vinylidene Fluoride and Trifluoroethyline" Journal of Polymer Science,PartB,Polymer Physics. 28. 2183-2198 (1990)
• [文献書誌] C.Marco,J.G.Fatou,M.A.Gonez,H.Tanaka,A.E.Tonelli: "Molecular Weight Effect on the Miscibility of Poly(ethylene oxide)and Isotactic Poly(methyl methacry late)in Their Bleuds" Macromolecules. 23. 2183-2188 (1990)
• [文献書誌] H.Tanaka,T.Yokokawa,H.Ake,T.Hayashi,T.Nishi: "Transition from metastability to instability in a bimaryーliquid mixture" Physical Review Letters. 65. 3136-3139 (1990)
• [文献書誌] H.Tanaka and T.Nishi: "Anomalous Phase Separation Behavior in a Binarg Mixture of Poly(Vinyl Methyl Ether)and Water Under Deep Quench Condations" Springer Proccedings in Physics. 52. 119-120 (1990)
• [文献書誌] H.Tanaka,T.Hayashi,T.Nishi: "Study of Pattern Formation Dynamics in a Polymer Mixture Undergoing Phase Separation by Digital Image Analysis" Springer Proceedings in Physics. 52. 121-122 (1990)
• [文献書誌] A.E.Torelli,M.A.Gomez,H.Tanaka,F.C.Schilling,M.H.Cozial A.J.Lovinger,FA.Bovey: "Solrd State Nulear Magnetic Resoraucs,Differertral Scanning Calorimetric,and Xーray Diffraction Studies of Polyners" Adrances in chemistry Series. 227. 409-451 (1990)
• [文献書誌] Norimasa Okui: "Relationship between Melting Temperature,Maximum Crystallization Temporature and Glass Transition Tenperature" Polymer. 31. 92-94 (1990)
• [文献書誌] Norimasa Okui: "Maximun Crystal Growth Rate and its Corresponding State" Polymer Bull.23. 111-118 (1990)
• [文献書誌] Norimasa Okui: "Relationship between Crystallization Temperature and Melting Temperature in Crystalline Materials" J.Mat.Sci.25. 1623-1631 (1990)
• [文献書誌] Katsufumi Tanaka: "Molecular Orientation of Paraffin Thin Films Made by Vapor Deposition" Thin Solid Films. 196. 137-145 (1991)
• [文献書誌] 西 敏夫: "高分子でのパタ-ン形成とそのダイナミクス" 日本物理学会誌. 45. 885-892 (1990)
• [文献書誌] Tomoーo Oyama: "Growth Mechanism of Polymer Crystals(II)ーMechanism of Folding and the Sl Problem" Polymer Preprints,Japan. 39. 3890-3892 (1990)
• [文献書誌] 彦坂 正道: "高分子機能材料" 高分子学会, (1991)
• [文献書誌] 斎藤 拓 (分担): "高分子材料技術総覧" テック出版, 608 (1988)
• [文献書誌] 井上 隆 (分担): "入門高分子測定法" 共立出版, 178 (1990)