高分子の結晶化と液晶化における分子鎖の滑り拡散と分子量の役割

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07455386
• 研究種目: 一般研究(B)
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 彦坂 正道 広島大学, 総合科学部, 教授 (60087103)
• 研究分担者: 高橋 正人 信州大学, 繊維学部, 助教授 (20188056) ; 戸田 昭彦 広島大学, 総合科学部, 助教授 (70201655)
• キーワード: 高分子 / 結晶化 / 液晶化 / 分子量 / 比熱 / 吸着 / 滑り拡散

研究概要

結晶性高分子と液晶性高分子を用いて、結晶化と「液晶化」のメカニズムを、それらの速度の分子量依存性および比熱との関係という、新しい観点から研究し、以下の3つの重要な成果を得た。
1)高分子のモデル物質であるポリエチレン(PE)の結晶化速度(V)の分子量(M)依存性を測定し、V∝M^<1/2>であることを初めて示した。さらにこの関係が、高分子の形態の違い^<(注)>によらず成り立つ一般的なものであることを明らかにした。
(注)高分子結晶には、折りたたみ鎖単結晶と伸びきり鎖単結晶という2つの代表的形態がある。
2)結晶化速度の分子量依存性を説明できる、新しい「高分子鎖の滑り拡散理論」を提唱した。この理論は「高分子鎖は、液体から結晶表面に吸着し、表面を滑り拡散することによって、結晶内へと取り込まれていく」という、「吸着・表面滑り拡散」という機構を初めて考慮したものであった。この理論は、1)の実験的関係の説明に成功し、妥当であることが検証された。
3)結晶化過程のkineticsを、結晶化速度と比熱変化との関係から検討し、融点近くの結晶化温度における比熱の顕著な増大が、温度上昇に伴う結晶の高次構造変化などのアニール効果のためであり、従来スペキュレーションとして片付けられてきたような融解前駆現象ためではないことを明らかにした。この結果は結晶化過程における、高分子鎖の滑り拡散の重要性を示している。

研究成果

• [文献書誌] 守田啓輔、彦坂正道、米竹孝一郎、増子徹: "ポリ|ビス(3,4ジメチルフェノキシ)ホスファゼン|の球晶形態変化と結晶多形、" 高分子論文集. 52. 54-59 (1995)
• [文献書誌] M. Hikosaka, K. Sakurai, H. Ohigashi and A. Keller,: "Role of Transient Hexagonal Phase in the Formation of Extended Chain Single Crystals of Vinylidene Fluoride and Trifluoroethylene Copolymers:" JpJ Appl. Phys,. 33. 214-219 (1995)
• [文献書誌] M. Hikosaka, H. Okada, A. Toda, S. Rastogi, and A. Keller,: "Dependence of Lamellar Thickness of an Extended Chain Single Crystal of PE on the Degree of Supercooling and the Pressure" J. Chem. Soc. Faraday Transactions,. 91. 2573-2579 (1995)
• [文献書誌] T. Hattori, M. Hikosaka, and H. Ohigashi,: "Crystallization and piezoelectric properties of poly(vinylidenefluoride)crystallized under high pressures: (I)Crystallization behaviors and phase diagram of thick lamellar b form crystals" Polymer,. 37. 85-91 (1996)
• [文献書誌] N. Takahashi, M. Hikosaka and T. Yamamoto,: "Computor simulation of melting of polymer crystals:" Physica B,. (印刷中).
• [文献書誌] S. J. Organ, G. Ungar, A. Keller and M. Hikosaka,: "Growth and nucleation rate minima in long n-alkanes:" Polymer. (印刷中).
• [文献書誌] K. Morita. M. Hikosaka. K. Yonetake and T. Masuko,: "Spherulitic Morphology and Crystallization Kinetics of Poly[bis(3,4-dimethylphenozy)phosphazens]," (印刷中).
• [文献書誌] M. Okada, M. Nishi, A. Fujita, M. Takahashi, M. Hikosaka and H. Mattuda,: "Molecular Weight Dependnce of Lateral Growth Rate of a Single Crystal of polyethylene," 物性研究. (印刷中).
• [文献書誌] A. Toda: "Polyethylene Crystallization from Dilute Solutions: Adsorption Isotherm on the Growth Face" J. Chem. Soc. Faraday Trans.91. 2581-2586 (1995)
• [文献書誌] S. Okumura, A. Toda, H.Miyaji, K. Izumi and Y. Miyamoto: "Melting Point Maximum aginst Pressure in Poly-4-Methyl-Pentene-1 Crystals" Polymer,. (in press).
• [文献書誌] Y. Tanzawa and A. Toda: "Computer simulationf of curved crystal habits: polymer crystallization under an anisotropic growth condition" Polymer,. (in press).
• [文献書誌] AKeller, M. Hikosaka, S. Rastogi, A Toda, P. J. Barham and G. Goldbeck-Wood,: "Self order and form in polymeric materials The size factor in phase transitions: its role in polymer crystal formation and wider implications," Chapman & Hall(London, UK),(1995)