|
本研究は、凝集分散系の粘度レベルと流動パターンとを独立に調整することのできる新しいレオロジーコントロール法を確立するすることを目的とする。凝集分散系はほとんどの場合、せん断速度の増大とともに粘度が減少する凝塑性流動を示す。これは凝集形成が不可逆過程であり、熱運動により破壊されることはないという粒子間結合の基本的性質に由来する。これまでの凝集機構に基づく限り、あるせん断速度で粘度を調整しても、低せん断速度では必ずそれより粘度が高くなることを意味し、流動パターンそのものを変えることは極めてむづかしいと考えられている。本研究の目的を達成するためには、熱運動により粒子間結合の破壊と再形成が繰り返し起こるような凝集機構を開発しなければならない。そこで、一本の高分子鎖がいくつかの粒子表面に同時に吸着して凝集する架橋凝集に着目した。一般に、高分子吸着は不可逆であると考えられ、その結果、通常の条件では不可逆架橋のため、流動も擬塑性となる。しかし、粒子表面と高分子との親和性が弱くなると、吸着点数が減少するため熱運動により容易に脱着できるようになる。熱運動により可逆的に凝集の形成と破壊が繰り返されるようになると、分散系はニュートン流動を示すことになる。さらに、粒子表面に対して、吸着性が弱いと高分子はコイル状のまま吸着して、粒子間架橋には柔軟性が付与されることになる。このような凝集分散系に高せん断を与えると架橋の伸長に起因して、粘度が急激に増加するダイラタント流動が発生する。界面活性剤を併用して高分子吸着の親和性を変えることにより、粘度レベルを変化させずに、擬塑性流動、ニュートン流動、ダイラタント流動を発現させることに成功した。この手法は分散系の新しいレオロジーコントロール技術として有望であり、今後、適用範囲の拡張について検討するとともにおよび定量的な解析を行う予定である。
|
