電子顕微鏡によるゴムの配向結晶化過程のその場観察

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10650886
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 辻 正樹 京都大学, 化学研究所, 助教授 (60172003)
• 研究分担者: 登阪 雅聡 京都大学, 化学研究所, 助手 (10273509)
• キーワード: 透過型電子顕微鏡 / 電子回折 / 暗視野法 / 高感度テレビシステム / 天然ゴム / ポリクロロプレン / 配向結晶化 / シシカバブ構造

研究概要

1) 室温以下への冷却により結晶化しうる天然ゴム(NR)とクロロブレンゴム(CR)の薄膜を試料とし、分子配向下での結晶化機構を、透過型電顕(TEM)による実時間その場観察によって解明することを目指している。
本年度は、所定量の伸長を正確に、かつ一定速度で行うための「延伸薄膜試料作製装置」の試作、ならびに、既設の高感度TVシステムの性能検討を行った。
2) 溶液を水面キャストしてNR(RSS####l)とCR(ネオブレン-W)の薄膜を作製し、「延伸薄膜試料作製装置」を用いて伸長歪み(ε)を与えた後、カーボン支持膜を貼ったTEM用グリッドに載せ、クライオトランスファーホルダーを用いてTEM内で結晶化させた。
3) 歪みε=200%を与えた後に-25℃で結晶化させたNR薄膜の制限視野電子回路(ED)から、分子鎖(c軸)が伸長方向に配向し、かつ、(010)格子面が試料膜面に平行であることが示された。赤道上の200反射を用いた暗視野像では、明るく輝く筋状領域(過去の報告での「α-フィラメント」に対応)が伸長方向に垂直に配向し、また、それらがシシカパブ構造のように伸長方向に積み重なっている箇所も観察された。その結果、これら筋状領域の各々が、[100]方向(a軸方向)に成長したedge-onラメラ晶であると確認された。ε=200%を与え、-5℃で結晶化させたCRについても、配向性はNRよりも悪かったが、同様の結果が得られた。ε=500〜800%についてもTEM観察を進めており、「γ-フィラメント」の観察も試みている。
4) 視野探しに高感度TVシステムを使用することよって、試料が受ける電子線損傷を軽減できたので、両ゴム試料での暗視野像が初めて、しかもかなり高コントラストで得られ、α-フィラメントがedge onラメラ晶であると実証できた。次年度は、EDパターンや暗視野像の経時変化を追跡しVTRに録画するなど、分子配向下で結晶化挙動の実時間その場TEM観察に挑戦する。

研究成果

• [文献書誌] 清水敏喜,辻 正樹,?谷信三: "天然ゴムおよびクロロプレンゴムにおける結晶モルフォロジーのTEM観察(2)" 繊維学会予稿集(SeniGakkai Prepr. ; 6月22日〜24日). 1998(G). G-32 (1998)
• [文献書誌] 辻 正樹: "電子顕微鏡その場観察によるゴムの配向結晶化過程の研究" 江野科学振興財団研究報告書. 1. 201-205 (1998)
• [文献書誌] T.Shimizu,M.Tsuji and S.Kohjiya: "TEM Studies on Oriented Crystallization of Natural Rubber and Polychloroprene." Proc.Regional Conference on Polymeric Materials '98. Penang,Malaysia(RCPM'98 ; November 10-11,1998). November 10・11. 99-103 (1998)
• [文献書誌] T.Shimizu,M.Tsuji and S.Kohjiya: "Crystalline Morphologies of Polychloroprene Thin Films as Revealed by Transmission Electron Microscopy." J.Materials Research. 14・4(印刷中). (1999)
• [文献書誌] M.Tsuji,T.Shimizu and S.Kohjiya: "TEM Studies on Thin Films of Natural Rubber and Polychloroprene Crystallized under Molecules Orientation." Polymer J.(印刷中).
• [文献書誌] T.Shimizu,M.Tosaka,M.Tsuji and S.Kohjiya: "TEM Observation of Natural Rubber Thin Films Crystallized under Molecular Orientation." Abst.156th Tech.Meeting,ACS Rubben Division(IRC'99 ; Orland,USA ; September 21-24,1999). (発表予定).