高分子溶液のゲル化とパーコレーションモデルの研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08454109
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 窪田 健二 群馬大学, 工学部, 教授 (40153332)
• キーワード: ゾル・ゲル転移 / パーコレーション / 高分子溶液 / 光散乱 / からみ合い / 非エルゴード性 / 相転移 / キャラクタリゼーション

研究概要

本研究課題は、ゾルゲル転移として知られている高分子溶液のゲル化という現象が、相転移・相分離ダイナミックスと統一的に理解できるか、という点を問題意識とし、このような観点に立つモデルであるパーコレーションモデルの妥当性を検証していくものである。そこで、物理ゲルを中心にゲル化過程の光散乱による追跡とそこでの高分子クラスタの挙動の検討、特異なゲル挙動を示す高分子系を高分子鎖の特性解析を通して明らかにすること、相転移ダイナミックスでの多分散性と構造秩序形成プロセスの特徴の解析などを行った。生成しつつある構造の特性を明確にするには、ゆらぎの緩和の解明がかぎとなるので、その分布の解析を研究手法の一つとして組み込んだ。ゲル形成過程を後づけるために必要な反応進行度を定量的に評価できるようにするために、放射線照射によるゲル化を研究対象の一つとした。充分に希薄な溶液でもゲル化する多糖系の場合、静的に観測できるクラスター強度、サイズはゲル化点付近で明瞭な異常を示し指数則的挙動となり、パーコレーションモデルでうまく説明できた。放射線重合ゲルの場合、静的測定ではゲル化点の精度の高い決定は困難であった。一方動的測定ではゾル状態とゲル状態とで決定的な差異が現れ、ゲル化点では指数則で表され、ゲル化点でのクラスタのフラクタル構造が反映されることがわかった。物理ゲルでのからみ合いの効果が反映されたその指数値は、化学ゲルと比べ大きく異なる、極めて興味ある結果である。ゲル化点付近では、静的強度には架橋構造が固定化されることにともなう非エルゴード性が強くあらわれ、この反応進行度との関係を見ることでもゲル化点の決定に有効であることがわかった。相分離とゲル化のカップリングについても興味ある結果が得られてきている。これらの結果から、高分子系ゲルの特性とゲル構造形成プロセスとの間の相関性についての重要な知見が得られた。

研究成果

• [文献書誌] 佐藤 春実: "Critied Behevior in a Polymer Blend" Physical Review E. 53. 3854-3863 (1996)
• [文献書誌] 岡本 拓也: "Sol Gel Transition of Polysaccheride Gellan Gum" Carbohyarate Polymers. 30. 149-153 (1996)
• [文献書誌] 喜多 理王: "Critical Behevior of Polydisperse Polymer Solution as Revealed by Turbidity" Physical Review E. 56. 5390-5396 (1997)
• [文献書誌] 伊藤 大輔: "Solution Properties and Thermal Behevior of Poly (N-n-propylatrylamide) in water" Macromolecules. 30. 7828-7834 (1997)
• [文献書誌] 窪田 健二: "Renormalized Ising Behavior of Critical Nonionic Surfactant Solution" Journal of Chemical Physics. 予定. (1998)
• [文献書誌] 阿久津 美香: "Nuclecstion and Growth of Polymer Solution" Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 39. 85-86 (1996)
• [文献書誌] 佐藤 春実: "Critical Phencmena of Polymer-Polymer Mixture" Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 39. 87-88 (1996)
• [文献書誌] 窪田 健二: "Off-critical Spinodal Decomposition of Polymer Systems" Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 39. 89-90 (1996)
• [文献書誌] 森本 武英: "Critical Phenomene of Aqueoas Salt Solution of Nonionic Surfactent" Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 39. 93-94 (1996)
• [文献書誌] 近藤 さち: "Characterization of Hydroxypropy Lmethy Lcellulose by Light scattering" Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 40(予定). (1997)
• [文献書誌] 飯塚 靖子: "Interaction of Methyl Orange and its Homologue with Polyvinylpyvvolidone Studied by light Scattering" Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 40(予定). (1997)
• [文献書誌] 田辺 孝治: "Light Scattering Study of Radiction Induced Polymer Gel" Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 40(予定). (1997)
• [文献書誌] 伊藤 大輔: "Characterization of Poly (X)-n-propylacrylamide) in Water" Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 40(予定). (1997)
• [文献書誌] 阿久津 美香: "Nucleation-Growth in Polymer Systems" Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 40(予定). (1997)
• [文献書誌] 窪田 健二: "Critical Behavior of Aqueous Salt Solution of Noniouic Surfactant Studied by Turbidity" Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 40(予定). (1997)
• [文献書誌] "窪田 健二" Quasielastic Light Scattering Study of Supramolecular Structure of Annelid Giant Hemoglobin. Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 1997 (40(予定))