光強度の勾配で誘起した高分子混合系の相分離機構と傾斜構造材料の設計への利用

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11650932
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 坂井 亙 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 助手 (70263176)
• キーワード: ポリマーアロイ / 相分離 / 光異性化反応 / 直線偏光 / 対称性のやぶれ / ポリスチレン / ポリビニルメチルエチール

研究概要

本年度では、外部制御パラメータとして光強度の傾斜を光強度の分布へ拡張してポリマーブレンドの相分離を誘発・観測した。光強度の分布として直線偏光を用い、スチルベンをラベルしたポリスチレンとポリビニルメチルエーテルのブレンド(PSS/PVME)の相分離を引き起こした。この混合系の臨界挙動はPSS鎖上にラベルしたスチルベンのTrans→Cis異性化反応で制御できる。光強度の勾配を用いる場合では、相分離はTranslational Invarianceの条件が破れるのに対して、直線偏光の場合では、Rotational Invarianceの条件が満たされないため、相分離の角度分布が誘発される。結果は以下の通りである。
1)直線偏光の照射下では、異方性のモルフォロジーが得られ、その主軸の方向は励起偏光の電場(E)に垂直に近い方向であった。相分離速度は(E)との相対的角度に依存し、垂直の方向では反応収率が小さいため、相分離の構造が遅く成長するのに対して、平行方向では構造は指数則に従ってある程度成長し、やがてPSS-richの成分の増加で自然停止が観測された。
2)異性化反応速度の偏光の強度依存性を補正して、相分離の時間発展を解析した。自然光照射の場合では、強度依存性の補正を行うと相分離の動力学が普遍性を示したが、偏光の場合では、相分離の時間発展が見られなかった。この結果は、偏光照射下ではブレンド内に異なった方向へ異なった速度で伝播する不安定なモードが互いに干渉して、最終のモルフオロジーを決定することを示唆している。

研究成果

• [文献書誌] K.Endoh,W.Sakai,Q.Tran-Cong: "Directional phase Separation of Polymer Blends Driven by Polarization-Selective Photoisomerization"Macromolecules. (投稿中).
• [文献書誌] Q.Tran-Cong-Miyata: "Phase Separation of Polymer Mixtures Induced by Polarization-Selective Chemical Reaction : Spatial Symmetry Breaking"Macromolecular Symposia. 160. 91-97 (2000)
• [文献書誌] H.Nishioka,K.Kida,O.Yano,Q.Tran-Cong: "Phase Separation of a Polymer Mixture Driven by a Gradient of Light Intensity"Macromolecules. 33. 4301-4303 (2000)
• [文献書誌] Y.Imamura,Y.Yamaguchi,Q.Tran-Cong: "Polarized Light-Induced Photoisomerization in Glassy Poly(methylmethacrylate) and local Relaxation"J.Polym.Sci.Polym.Phys.. 38. 682-690 (2000)
• [文献書誌] Q.Tran-Cong,J.Kawai,K.Endoh: "Modes Selection in Polymer Mixtures Undergoing Phase Separation by Photochemical Reactions"Chaas. 9. 298-307 (1999)
• [文献書誌] Q.Tran-Cong,J.Okinaka: "Polymer Blends with Spatially Graded Structures prepared by Phase Separation Under a Temperature Gradient"Polym.Eng.Sci. 39. 365-374 (1999)
• [文献書誌] A.Rkhokhlov,Q.Tran-Cong-Miyata,V.A.Darydov,T.Yamaguchi Eds: "Nonlinear Dynamics in Polymer Science"Wiley-VCH Verlay,Germany. 269 (2000)