熱変形における低周波振動と高分子材料の動的なミクロ構造変化との相関について

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10650882
• 研究機関: 山梨大学
• 研究代表者: 鈴木 章泰 山梨大学, 工学部, 助教授 (70216357)
• キーワード: ポリ(エチレンテレフタレート) / 顕微FT-IR / 振動熱延伸 / 赤外吸収スペクトル / トランスコンフォメーション / ゴーシュコンフォメーション / 複屈折 / 結晶化度

研究概要

振動が分子鎖セグメントのオーダーでどのような影響を与えるかについて、ポリ(エチレンテレフタレート)繊維を用いて検討した。ここでは、振動下における試料の赤外吸収スペクトルの温度依存性を連続的に測定し、リアルタイムに分子鎖セグメントのコンフォメーション変化を追跡し、分子鎖セグメントオーダーでの変化と振動との関係を明らかにした。まず、既設の顕微FT-IR装置を用いてポリ(エチレンテレフタレート)(PET)フィルムの延伸過程および振動下での延伸過程における赤外吸収スペクトルを測定した。この測定は、自作した延伸器を顕微FT-IR装置のステージに装着して行なった。用いた延伸器は、昇温過程におけるフィルムのコンフォメーション変化を測定するために、一定昇温速度で温度コントロール可能な試料室を備え、測定用の窓にはKBrの板を用いた。非晶質・無配向未延伸PETフィルムの一端を振動器に取り付けたチャックに付け、試料室を通した後、他端に荷重を印加する。その結果、分子鎖の伸び切り構造を表すトランスコンフォメーションは2.2MPaの張力下では100℃付近まで大きな変化は見られないが、試料が伸び始める100℃付近で急激に増加し、一方、分子鎖の折畳み構造を表すゴーシュコンフォメーションは減少する。印加する張力が増加すると、より低い温度からトランス量および延伸倍率の増加がはじまる。また、延伸過程における振動の有無による相違は、複屈折、結晶化度、トランスおよびゴーシュコンフォメーションに影響を与えた。例えば、複屈折とトランス量は振動下で延伸したフィルムの値が、振動を加えないで延伸したフィルムより大きく、一方、振動下で延伸したフィルムの結晶化度は低い。以上の結果から、振動が繊維の結晶化を妨げ、非晶の配向を選択的に高めることを確認した。

研究成果

• [文献書誌] A.SUZUKI: "Strain rate dependence of microstructure and mechanical properties for hot-air drawn nylon 6 fibers"J. Polym. Sci. Polym. Phys.. (in press).
• [文献書誌] A.SUZUKI: "Strain rate dependence of microstructure and mechanical properties for hot-air drawn nylon 6 fibers"J. Polym. Sci. Polym. Phys.. (in press).
• [文献書誌] A.SUZUKI: "Improvement in mechanical properties of poly(p-phenylene sulfide) fibers by high-tension multiannealing method"J. Polym. Sci. Polym. Phys.. (in press).
• [文献書誌] A.SUZUKI: "High-performance poly(ethylene-2,6-naphthalate) fiber prepared by high-tension annealing"J. Polym. Sci. Polym. Phys.. 38. 61-67 (2000)
• [文献書誌] A.SUZUKI: "Microstructure and mechanical properties of hot-air drawn poly(ethylene terephthalate) fibers"J. Polym. Sci. Polym. Phys.. 37. 1703-1713 (1999)
• [文献書誌] A.SUZUKI: "Microstructure and mechanical properties of hot-air drawn poly(ethylene-2,6-naphthalate) fibers"Polymer. 40. 5043-5049 (1999)