高分子の結晶化機構-高次構造制御による材料設計を目指して-

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12127201
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 奥居 徳昌 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (20111651)
• 研究分担者: 鞠谷 雄士 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70153046) ; 宮地 英紀 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (90025388) ; 彦坂 正道 広島大学, 総合科学部, 教授 (60087103) ; 尾山 外茂雄 九州大学, 名誉教授 (80037663) ; 伊藤 浩志 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (20259807)
• キーワード: 高分子 / 結晶化 / 高次構造 / トポロジー / 分子配向 / 拡散 / モルホロジー / エピタクシ

研究概要

1.総括会議 平成13年度の総括班の企画として、第2回公開シンポジウムおよび総括班会議、全体会議を京都大学化学研究所で、平成13年7月2日〜3日に行った。本研究の共同研究および研究の連携方法について、具体的な推進方法などについて議論した。公開シンポジウムの講演集(ニュースレターNo.4)、全体会議における研究報告書(ニュースレターNo.5)を発行した。第3回の全体会議は、山口で平成13年10月25日に行った。第3回公開シンポジウムは東京で開催予定である。第4回公開シンポジウムは、平成14年6月に三島で開催予定である。
2.各研究班の研究実績 (1)結晶化前の揺籃期と結晶核生成機構 高分子の結晶化誘導期にスピノーダル型の相分離が起こり、その原因は分子鎖の平行配列化であることを見出した。1次核形成速度は、分子量のべき乗に比例することを見出した。1次核の発生過程のコンピュータによる分子シミュレーションでは、高分子鎖の特徴が良く反映された挙動が再現されている。
(2)高分子鎖の拡散機構と結晶化機構 高分子鎖の拡散を束縛した薄膜からの結晶化において、拡散律速型のモルホロジーが発見された。薄膜融体からの結晶化において、大きな高分子単結晶の積層構造が発現し、この成長速度は、周期的に変化するという特異な現象が見出された。結晶成長面と融体の界面における高分子鎖の拡散機構の立場から現在検討中である。アルカリハライド上におけるエピタクシャル結晶化は、高分子鎖の拡散律速型で進行することが見出された。
(3)配向結晶機構と高次構造制御 高速溶融紡糸過程における複屈折の形成挙動を計測した結果、繊維の構造発現は応力に誘起された分子配向と結晶化に誘起された分子配向が大きく関与していることが明らかになった。超臨界炭酸ガス中で高分子を結晶化させると、結晶の高次構造が大きく変化することが見出され、今後の高分子成形加工への応用が期待される。

研究成果

• [文献書誌] A.Toda: "Three-dimensional morphology of PVDF single crystals forming banded spherulites"Polymer. 42. 2225-2235 (2001)
• [文献書誌] S.K.Ghosh: "Power law of nucleation rate of folded chains single crystals of polyethylene"Colloid & Polym. Sci.. 279. 382-386 (2001)
• [文献書誌] T.Kanaya: "Dynamics in the Glassy State and Near the Glass Transition of Amorphous Polymers As Studied by Neutron Scattering"Adv. Polym. Sci,. 154. 88-141 (2001)
• [文献書誌] K.Fukao: "Slow dynamics near glass transitions in thin polymer films"Physical Review. E64. 011803-1-011803-9 (2001)
• [文献書誌] M.Imai: "Kinetics of Lamellar to Gyroid Transition in a Nonionic Surfactant System"Studies in Surface Science and Catalysis. 132. 35-38 (2001)
• [文献書誌] G.Z.Li: "Crystallization of ladderlike polyphenyle silsesequioxane (PPSQ) isotactic polystyren (i-PS) blends"Polymer. 42. 8435-8439 (2001)
• [文献書誌] K.Taguchi: "Growth shape of isotactic polystyrene crystals in thin films"Polymer. 42. 7443-7447 (2001)
• [文献書誌] T.Shimizu: "In situ TEM observation of crystallization of isotactic Polystyrene"Sen'i Gakkaishi. 57・5. 137-143 (2001)
• [文献書誌] M.Tsuji: "Fine structures of curved edge-on lamellae in crystalline thin films of isotactic polystyrene as revealed by transmission electron microscopy"Macromolecules. 34・14. 4827-4833 (2001)
• [文献書誌] W.Takarada: "Studies on High-Speed Melt Spinning of Noncircular Cross-Section Fibers, Structural Analysis of As-spun Fibers"J. Appl. Polym. Sci.. 80. 1575-1581 (2001)
• [文献書誌] W.Takarada: "Studies on High-speed Melt Spinning of Noncircular cross-section Fibers, II. On-Line Measurements of the Spin Line, Including Change in Cross-sectional Shape"J. Appl. Polym. Sci.. 80. 1582-1588 (2001)
• [文献書誌] W.Takarada: "Studies on High-speed Melt Spinning of Noncircular Cross-Section Fibers, III. Modeling of Melt Spinning Process Incorporating Change in Cross-sectional Shape"J. Appl. Polym. Sci.. 80. 1589-1600 (2001)
• [文献書誌] S.Umemoto: "Master curve of crystal growth rate and its corresponding state in polymeric Materials"Polymer. 43. 1423-1427 (2001)
• [文献書誌] 奥居徳昌: "高分子の結晶化と各種の転移温度との相関"高分子加工. 50. 486-492 (2001)
• [文献書誌] 斎藤拓: "非晶構造解析"成形加工. 13・1. 34-38 (2001)
• [文献書誌] T.Kanaya: "Dynamics in the Glassy State and Near the Glass Transition of Amorphous Polymers As Studied by Neutron Scattering"Adv. Polymn. Sci.. 154. 88-141 (2001)
• [文献書誌] T.Kikutani: "Encyclopedia of Materials : Science and Technology"Elsevier Science Ltd.. 10387 (2001)
• [文献書誌] K.Nozaki: "Crystallization Processed in Fats and Lipid Systems"Marcel Dekker. 533 (2001)