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1996 年度 実績報告書

ポリマーグレンドアロイの相構造予測の計算機シミュレーション

研究課題

研究課題/領域番号 07651111
研究機関九州工業大学

研究代表者

梶原 稔尚  九州工業大学, 工学部, 助教授 (10194747)

研究分担者 船津 和守  九州工業大学, 工学部, 教授 (80037960)
キーワード高分子複合材料 / ポリマーブレンド / ポリマーアロイ / 粒子シミュレーション / 分子動力学 / 構成方程式
研究概要

前年度までに、繊維および粒子充填系複合材料、ポリマーブレンド、ポリマーアロイの構造形成予測には粒子シミュレーションが有効であり、これら複合系の構造形成が同一の解析手法によって統一的に予測できるものと考えた。そこで三次元の繊維挙動予測プログラムを開発し、まず、単一繊維について材料の弾性率や破断強度等を与えることによって、繊維の配向・変形(柔軟な繊維)・破断の予測を、単純剪断および単純伸長流動場で行い、物理的に妥当な結果を得るとともに、いくつかの実験結果との比較によって定量的にも予測可能であることを示した。また、繊維間相互作用を付加し、予測手法を繊維濃厚系に拡張することができた。ポリマーブレンドについては、粒子の移動を計算するだけで構造予測が可能であり、この計算手法をさらに簡略化できる。また、粒子充填系複合材料においては粒子間の凝集力を加味することで適用できる。ポリマーアロイでは液滴の分裂に関する粒子シミュレーションモデルがうまくできれば、相構造予測が可能であることが示された。次に、高分子の高次構造予測を、バネ-ビーズモデルによる分子動力学手法で予測する技術を開発し、実際の高分子とモデルの対応づけを検討した。粒子数(分子量に対応)と鎖数を変化させたシミュレーションを行い、無定形の高分子が示す緩和挙動の時間依存性が本モデルで表現できることが明らかになった。しかし、一つのセグメントに数十のモノマーを想定すると、体積排除効果が適切に表現できないことが分かり、連続体の物理量につなげていくためには数百のモノマーをセグメントにする必要があることから、モデルの検討が必要であることがわかった。バネ-ビーズモデルの特長を残し、体積排除効果を改良するモデルとして、チューブモデルを提案した。最後に、構成方程式に関しては、各種レオロジーデータの実験値から、既存のモデルの物質定数を決定できる最適手法を開発し、各種材料に対してモデルの適用性を検討した。絡み合いの少ない系については、いくつかのモデルで、剪断および伸長特性が予測できるが、複雑な系になると各緩和モードで異なる大変形の物質定数を使用する必要があること、緩和モードをできるだけ多くとる必要があることが分かった。

  • 研究成果

    (3件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (3件)

  • [文献書誌] 梶原稔尚,他2名: "微分型・積分型構成式による高分子溶融体のレオロジーデータのキャラクラリゼーションとモデルの検討" 化学工学会第29回秋季大会研究発表講演要旨集. 第1分冊. 77- (1996)

  • [文献書誌] 梶原稔尚,他2名: "分子動力学法による高分子溶融体の高次構造予測に関する研究" 化学工学会第29回秋季大会研究発表講演要旨集. 第1分冊. 87- (1996)

  • [文献書誌] 梶原稔尚,他3名: "微分型・積分型構成方程式による高分子溶融体のレオロジーデータのキャラクラリゼーションとモデルの検討" 第8回高分子加工技術討論会講演要旨集. 47-48 (1996)

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公開日: 1999-03-08   更新日: 2016-04-21  

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