液体混合物のスピノダル分解機構の非線形動力学的研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04650794
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 桑原 信弘 群馬大学, 工学部, 教授 (50000782)
• 研究分担者: 窪田 健二 群馬大学, 工学部, 助教授 (40153332)
• キーワード: スピノダル分解 / 高分子-高分子混合物 / 高分子-溶媒混合物 / 線形理論 / 普遍的構造関数 / 自己相似性 / ポロツト則

研究概要

平成4年度では、高分子-高分子臨界混合物(固体混合物)及び高分子-溶媒臨界混合物(液体混合物)のスピノダル分解過程を光散乱法によって調べて、スピノダル分解機構を明らかにすることにある。
ポリスチレン-ポリメチルフェニルシロキサン臨界混合物(固体混合物はガラス転移温度近くに臨界共溶温度が存在するので、易動度が小さくスピノダル分解がゆっくりと進行した。スピノダル分解の初期では、カーンの線形理論によって説明できる時間領域が存在することを示すとともに、初期におけるクラスターの大きさと拡散係数を評価した。中期及び後期過程におけるクラスター成長の時間依存性を記述する指数値は鉄-クロム合金の値と一致した。高分子-高分子混合物の相分離の動的挙動は、易動度と温度領域に依存して異なった振舞をすることを明らかにした。後期過程における普遍的構造関数がら自己相似性が認められ、波数の大きなところではポロット則が成立し、ドメイン間に界面が形成されていくことを明らかにした。
ポリジメチルシロキサン-炭酸ジエチル臨界混合物(液体混合物)は長時間マクロな2相に分離せずに、ミクロな2相分離の状態を持続しつつスピノダル分解が進行した。大きな散乱体積とフーリエ変換レンズを利用する手法により、高いS/N比の散乱光強度測定を行った。カーンの線形理論の妥当性を支持するクラスター成長の初期過程の存在を示すとともに、クラスターの大きさと拡散係数を評価した。クラスターの大きさの時間依存性は流体系に関する古川理論とよく一致した。中期から後期過程における普遍的構造関数から、自己相似な構造が形成されていることが知られた。後期過程が進んだ段階では、相分離しつつあるドメイン間の界面形成が行われ、ポロツト則が成立することを明らかにするとともに、川崎理論の妥当性を示した。

研究成果

• [文献書誌] KUBOTA,Kenji: "Dynamic scaling behavior of spinodal decomposition in a critical mixture of 2,5-hexanediol and benzene" The Journal of Chemical Physics. 97. 9291-9298 (1992)
• [文献書誌] KUWAHARA,Nobuhiro: "Kinetics of phase separation in a micellar solution" Physical Review A. 46. 6501-6504 (1992)
• [文献書誌] KUBOTA,Kenji: "Low angle light scattering measurement using Fourier transform lens" Japanese Journal of Applied Physics. 31. 3740-3743 (1992)
• [文献書誌] KUBOTA,Kenji: "Kinetics of spinodal decomposition in a critical polymer solution" Modern Physics Letters B. 6. 1089-1097 (1992)
• [文献書誌] KUWAHARA,Nobuhiro: "Spinodal decomposition in a polymer mixture" Journal of Chemical physics. 97. 5905-5907 (1992)