線偏光で架橋した高分子混合系に発現する異方性相分離とそのダイナミクス

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09650998
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 宮田 貴章 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 助教授 (50188827)
• キーワード: ポリマーブレンド / 偏光光化学 / 光異性化 / 濃度ゆらぎ / 対称性のやぶれ / ポリスチレン / ポリビニルメチルエーテル

研究概要

本年度では、直線偏光の照射に対して選択的に反応する非架橋性の異性化反応を用い、相溶する二成分系ポリマーブレンドの相分離を誘起して、その動力学を観測・解析することによりさらに偏光誘起相分離の一般的なメカニズムを明らかにした。
試料としてはtrans-Stilbeneをラベルしたポリスチレン(PSS)とポリビニルメチルエーテル(PVME)の混合物を用いた。紫外光照射下では、PSS鎖上にラベルしたStibeneがTrans→Cisの異性化し、PSS/PVMEを熱力学的に不安定化させ、相分離を引き起こした。様々な条件(光強度、温度など)下で照射し、モルフォロジーの照射時間依存性を観測した。得られた結果は次の通りである。
[1] まず、小角中性子散乱(SANS)により、紫外光照射によってPSS/PVMEブレンドのχパラメータが増加し、StilbeneのTrans→Cisの異性化に伴って混合系が不安定になることを確かめることができた。
[2] PSS/PVME(20/80)ブレンドを種々の温度で紫外光照射し、相分離を引き起こした。Lamella-likeモルフォロジーが得られ、その方向は照射した直線偏光の方向とほぼ垂直である。さらに、偏光と垂直の方向と比べて平行の方向では相分離が速く進行することがわかった。PSSのTgより高い温度で実験を行う場合、等方性のモルフォロジーしか得られなかった。
これらの結果より、直線偏光で誘発した相分離に見られる異方性のモルフォロジーは、相分離の進行と共に成長していくPSS-richのドメイン内で異方性の揺らぎがガラス化によって固定化されたことに起因すると結論できた。

研究成果

• [文献書誌] Q.Tran-Cong,K.Kataoka,O.Urakawa: "Symmetry Breaking in Phase Separation of Binary Polymer Mixtures Irrediated with Linearly Polarised Light" Physical Review E.Rapid Communication. 57. R1243-R1246 (1998)
• [文献書誌] T.Ohta,O.Urakawa and Q.Tran-Cong: "Phase Separation of Binary Polymer Blends Driven by Photoisomurization: An Example for a Wavelength-Selection Process in Polymers"" Macromolecules. 31. 6845-6854 (1998)
• [文献書誌] O.Urakawa,O.Yano and Q.Tran-Cong: "Small-Angle Neutron Scattering Studies on the Phase Behavior of Binary Polymer Blends Driven by Photoisomerization" Macromolecules. 31. 7962-7965 (1998)
• [文献書誌] K.Kataoka,O.Urakawa,H.Nishioka,Q.Tran-Cong: "Directional Phase Separation of Binary Polymer Blends Driven by Photo-cross-linking with linearly Polarized Light" Macromolecules. 31. 8809-8816 (1998)
• [文献書誌] Q.Tran-Cong,J.Kawai,K.Endoh: "Modes Selection in Polymer Mixtures Undergoing Phase Separation by Photochemical Reactions" CHAOS. 9. in press (1999)
• [文献書誌] T.Ohta,K.Kataoka,O.Urakawa,T.Ohba,Q.Tran-Cong: "Pattern Selection in Phase Separation of Chemically Reacting Polymer Mixtures" Il Nuovo Cimento D. 20. in press (1998)
• [文献書誌] T.Araki,Q.Tran-Cong,M.Shibayama(編): "Structure and Properties of Multiphase Polymeric Materials" Marcel Dekker Inc., New York, 550 (1998)