高分子の結晶化誘導期における構造形成

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10305068
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 梶 慶輔 京都大学, 化学研究所, 教授 (00026072)
• 研究分担者: 西田 幸次 京都大学, 化学研究所, 助手 (80189290) ; 金谷 利治 京都大学, 化学研究所, 助教授 (20152788)
• キーワード: 高分子 / 結晶化誘導期 / ミクロ相分離 / スピノダル分解 / 特性波長 / ガラス結晶化 / メルト結晶化 / 超小角X線散乱

研究概要

結晶性高分子の高次構造の格骨を支配するのは、一次結晶核生成であることを指摘してきたが、今年度はようやくその全体像が明らかになってきた。すなわち、従来高分子の一次結晶核はメルト(融体)から直接生成する機構しか存在しないと考えられてきた。しかし、それは高温領域で起こる一つのタイプであり、ある臨界温度を境にして全く異なる核生成機構が存在することが明らかになった。すなわち、我々が世界で初めて発見したスピノダル分解後に起こる核生成を含む機構がそれで、分子鎖中の剛直セグメントの配向揺らぎによるミクロ相分離が起こった後、配向領域から結晶核が生成するという機構である。これには、スピノダル分解以外にバイノダル分解の2つのタイプがある。工業的に最も重要なのは、スピノダル支援結晶核生成であることが判明した。この場合、メルトから直接所定温度で結晶化させるメルト結晶化を一度急冷してガラス状態とし、その後温度を上げて結晶化させるガラス結晶化の二通りの結晶化法があるが、工業的には後者がより重要であることが判明した。これらの結果は、目下特許申請中である。
さらに、スピノダル支援結晶核生成に対する結晶化誘導期の機構を種々の温度で、小角X線散乱および光散乱を用いて詳細に検討し、剛直セグメントが伸長する段階、スピノダル分解の初期段階および後期段階の3つの段階からなることを示した。

研究成果

• [文献書誌] Go Matsuba: "Detailed analysis of the induction period of polymer crystallization by depolarized light scattering"Phys.Rev.E. (in press).
• [文献書誌] G.Matsuba, T.Kanaya, M.Saito, K.Kaji, K.Nishida: "Further Evidence of Spinodal Decomposition During the Induction Period of Polymer Crystallization : Time-resolved Small-angle X-ray Scattering Prior to Crystallization of Poly(ethylenen naphthalate)"Phys.Rev.. E62. R1496-R1500 (2000)
• [文献書誌] 梶慶輔, 西田幸次, 松葉豪, 金谷利治, 今井正幸: "高分子の結晶化誘導期の構造形成"日本化学繊維研究所講演集. 57. 69-80 (2000)
• [文献書誌] K.Kaji: "Handbook of Thermoplastic Polyesters, PET, PBT, PEN : homopolymers, copolymers, blends and comosites"Structure Formation in PET During the Induction Period of Crystallization(in press).