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-

2002 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 外茂男 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 / エピタクシー

研究概要

1.総括班会議
平成14年度の総括班の企画として、6月に国際会議を三島で、10月に全体会議と総括班会議を、第4回の公開シンポジウムを1月に東京で行った。国際会議では、海外から約30名、国内から120名の参加し、本特定領域の研究課題について活発に討論が行われた。本国際会議の発表を基にJ.Macromolecular Science Phys.Edに特集号を発行する。全体会議では、本研究員全員が研究成果の報告(ニュースレターNo.7)が活発に行われた。第4回の公開シンポジウムでは、3年間の本研究成果(ニュースレターNo.8)を各班長が発表した。
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
高分子の融液からの核生成誘導期における核生成のX線小角散乱による直接観察に初めて成功した。高速温度ジャンプ法により、溶融したアイソタクチックポリプロピレン(iPP)を急冷することにより非晶と結晶との中間的な構造(メゾ相)へ転移する瞬間の顕微鏡撮影に成功した。
(2)高分子鎖の拡散機構と結晶化機構
1,4-トランス-ポリブタジエンの結晶機構において、サーマルラフニングで成長面がラフな場合にも成長速度の過冷却依存性が核形成律速型でることを明らにした。ポリフッ化ビニリデン球晶の成長速度は、結晶化温度に依存して、およそ9000倍も変化し、この現象を説明するため、エントロピー障壁論に基づく新しい高分子結晶成長モデルを提案した。拡散律速凝集体(DLA)が、ポリエチレンオキシドをアルカリハライド結晶の上に溶液から成長させたときに形成されることを見出した。
(3)配向結晶化機構と高次構造制御
高分子フィルム成形プロセスにおける高次構造形成挙動を明らかにするために、iPPを用いてインフレーション成形を行い、オンライン3次元複屈折解析を行った。ラセミ体ポリ乳酸の高速溶融紡糸において、巻取速度の増加と共にα晶が減少し,ステレオコンプレックス(SC)晶が増大する事を見出した。

研究成果

• [文献書誌] S.Yamazaki: "Role of Entanglement in Nucleation and "Melt Relaxation" of Polyethylene"Polymer. 43. 6585-6593 (2002)
• [文献書誌] S.K.Ghosh: "Power law of molecular weight of the nucleation of folded chain crystals of polyethylene"Macromolecules. 18. 6985-6991 (2002)
• [文献書誌] F.Gu: "Second-order phase transition of high isotactic polypropylene at high temperature"Polymer. 43. 1473-1481 (2002)
• [文献書誌] A.Toda: "Superheating of the melting kinetics in polymer crystals : a possible nucleation mechanism"Polymer. 43. 1667-1679 (2002)
• [文献書誌] S.Kawahara: "Effect of gel on the Green Strength of Natural Rubber"Rubber Chem. Technol. 75. 739 (2002)
• [文献書誌] S.Kawahara: "LCST Phase Behavior of Natural Rubber/Polybutadiene Blend"Polym.J.. 34. 1-8 (2002)
• [文献書誌] K.Suchiva: "Structural Characterization of the Small Rubber Particles in Fresh Hevea Latex"Rubber Chem. Technol. 75. 179-185 (2002)
• [文献書誌] T.Kanaya: "Role of Local Dynamics in the Gas Permeability of Glassy Substituted Polyacetylenes. A Quasielastic Neutron Scattering Study"Macromolecules. 35. 5559-5564 (2002)
• [文献書誌] G.Matsuba: "Detailed Analysis of the Induction Period of Polymer Crystallization by Depolarized Light Scattering"Phys.Rev.. E65. 0618011-0618017 (2002)
• [文献書誌] M.Imai: "Polysaccharides Induced Crystallization of TMV Particles"Langmuir. 18. 9918-9923 (2002)
• [文献書誌] K.Fukao: "Relaxation Dynamics in Thin Supported Polymer Films"J.Non-Cryst.Solids. 307/310. 517-523 (2002)
• [文献書誌] Y.Miyamoto: "Memory Effect on the Glass Transition in Vulcanized Rubber"Phys.Rev.Lett.. 88. 225504 (2002)
• [文献書誌] A.Koyama: "A Molecular Dynamics Simulation of Polymer Crystallization from Oriented Amorphous State"Phys.Rev.. E65. 050801 (2002)
• [文献書誌] K.Fukao: "Relaxation Dynamics in Supported Polymer Films"Journal of Non-Crystalline Solids. 307-310. 517-523 (2002)
• [文献書誌] M.Hocquet: "Lamellar and Crystalline Layer Thickness of Single Crystals of Narrow, Molecular Weight Fractions of Linear Polyethylene"Macromolecules. 35. 5025-5033 (2002)
• [文献書誌] 丹澤和寿: "高分子結晶化機構の妥当性の検討"高分子加工. 51・2. 51-55 (2002)
• [文献書誌] K.Taguchi: "Crystal Growth of Isotactic Polystyrene in Ultrathin Films : Film Thickness Dependence"J.Macromolecular Science. B41. 1033-1042 (2002)
• [文献書誌] D.Tahara: "Light Scattering Studies on Crystallization in Polyethylene Terephthalate"Polymer. 43. 7461-7465 (2002)
• [文献書誌] Y.Miyamoto: "Memory Effect on the Glass Transition in Vulcanized Rubber"Physical Review Letters. 65. 050801 (2002)
• [文献書誌] M.Fujita: "Perfectly alternating ethylene-carbon monoxide copolymer crystallized epitaxiall on alkali halides:2 Enrgy calculation"Polymer. 43. 7307-7313 (2002)
• [文献書誌] T.Yoshioka: "Permaganic Etching of Poly(ethylene-terephthalate) Fibers"SEN-I GAKKAISHI. 58. 268-272 (2002)
• [文献書誌] H.Kuroda: "Structure and Elctroconductivity of a Sheared Liquid-Crystalline Polyacetylene Poly(5-p-(trans-4-pentacyclohexyl)phenoxy-1-pentyne)"Macromolecules. 35. 1307-1313 (2002)
• [文献書誌] R.Kurimoto: "Morphological Study on Diffusion-Limited Aggregates of Poly(ethylene oxide) on Alkali Halides"J.Polymer Sci.Part B, Polym.Phys. 40. 2421-2430 (2002)
• [文献書誌] T.Kikutani: "Formation and Structure of High Mechanical Performance Fibers. II. Flexible Polymers"J.Appl.Polym.Sci.. 83. 559-571 (2002)
• [文献書誌] T.Kikutani: "Dynamics and Evolution of Structure in Fiber Extrusion"J.Appl.Polym.Sci.. 83. 559-571 (2002)
• [文献書誌] 熊沢: "交互積層構造を有する干渉発色繊維の変角反射特性"繊維学会誌. 58・6. 195-201 (2002)
• [文献書誌] Kawahara: "Permagnetic Etching of Poly(ethylene terephthalate) Fibers"Sen'i Gakkaishi. 58・7. 268-272 (2002)
• [文献書誌] 河原: "顕微レーザーラマン分光法によるPET繊維の構造解"繊維学会誌. 58・9. 342-345 (2002)
• [文献書誌] 北山: "PP/PP同種異形態複合材料の力学特性"成形加工. 14・10. 663-670 (2002)
• [文献書誌] M.Takasaki: "Structure Development of Polylactides with Various D-Lactide Contents in the High-Speed Melt Spinning Process"J.Macromol.Sci., Part B-Physics. 42. 59-75 (2003)
• [文献書誌] 三浦慶子: "超臨界法による高分子の高次構造制御とセルロースヘの応用の可能性"Cellulose Communications. 19・3. 155-159 (2002)
• [文献書誌] S.Umemoto: "Master curve of crystal growth rate and its corresponding state in polymeric materials"Polymer. 43. 1423-1427 (2002)
• [文献書誌] S.Umemoto: "Molecular weight dependence of crystal growth rate and its degree of super cooling effect"J.Macromolecular Sci. B41. 923-938 (2002)
• [文献書誌] A.Kubono: "Adsorption characteristics of organic long chain molecules during physical vapor deposition"Applied surface science. 193. 195-203 (2002)
• [文献書誌] 奥居徳昌: "高分子鎖の折りたたみ構造の発見-Kellerによる発見の旅"高分子. 52. 90-92 (2003)
• [文献書誌] K.Nozaki: "Crystallization Process in Fats and Lipid System"Marcel Decker Inc., New York. 151-176 (2002)
• [文献書誌] 河原成元: "植物代謝工学ハンドブック"エヌ・ティー・エス. 84-96 (2002)
• [文献書誌] 吉岡 太陽: "ポリエチレンナフタレート繊維のフィブリル構造の発現に関する研究"日本化学繊維研究所. 1-9 (2002)