高分子鎖の配向結晶化機構と高次構造制御

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12127202
• 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: 伊藤 浩志 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (20259807) ; 梅本 晋 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (90168758) ; 鞠谷 雄士 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70153046) ; 斎藤 拓 東京農工大学, 工学部, 助教授 (90196006)
• キーワード: 秩序構造 / 光散乱 / 高速溶融紡糸 / 配向結晶化 / 複屈折 / 配向緩和 / 結晶化速度 / 核形成速度

研究概要

分子量分別ポリエチレンサクシネートの核生成(I)、結晶成長(G)、二次結晶化挙動を独立に測定し、等温結晶化挙動に与える影響について検討した。核発生挙動は等温結晶化時の冷却速度の影響を強く受けた。DSC法ではパン表面での不均一核生成が確認され、結晶化挙動の把握の為には問題がある。IR、球晶面積、透過光量による結晶化挙動はほぼ一致し、結晶化挙動の直接測定に適した方法と考えられる。成長中の球晶内微小部分の透過光量変化から2次結晶化挙動を求め、これとI、G等をすべて考慮した結晶化挙動の数値計算を行った。
ポリプロピレンに剪断を印加して、その配向緩和後の等温結晶化過程をデジタル顕微鏡及び光散乱により追跡した。配向緩和試料では未配向試料に比べて結晶核形成頻度は増加するが、線成長速度は低下することがアンタル顕微鏡による観察結果から見出された。また、配向緩和試料では球晶内部の秩序性が急激に増大するために、球晶成長後にも光学異方性が増大することが光散乱測定の結果から示唆された。この光学異方性の増大は球晶内部の配向ドメインの増加によることがランダム配向相関近似に基づく解析結果から明らかになった。
芳香族ポリエステルの一種であるポリトリメチレンテレフタレート(PTT)の高速溶融紡糸を行い、得られた繊維の構造・物性の解析を行った。干渉顕微鏡による屈折率測定、広角X線回折測定を行った結果、巻取速度4〜5km/min付近で配向結晶化が生じることが明らかとなった。複屈折を評価した結果、PTT繊維の複屈折は巻取速度4km/minまで急激に増加するが、その後一度減少し、再び巻取速度の増加に伴って僅かずつ増加する傾向を示した。また、PTT結晶の格子定数と原子座標および結合分極率の値を用いてPTT一軸配向結晶の固有複屈折を解析した結果、0.021と著しく小さいことが分かった。これは,PTTの分子鎖が結晶格子中で2_1らせん構造を有することに起因する。

研究成果

• [文献書誌] 斎藤拓: "非晶構造解析"成形加工. 13. 34-38 (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] A.Nagai: "Quadrople aliphatic polyamide systeMs prepared by a layer-by-layer alternating vapor deposition method"High Performance Polymers. 13. 169-179 (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] Y.Shiraishi: "The Application of an Integral Type Constitutive Equation to Numerical Flow Analyses of Viscoelastic Fluid in Unsteady Flow"Polym. Eng. & Sci.. 41・10. 1695-1704 (2001)
• [文献書誌] Y.Kawahara: "Dyeing Behavior of High-speed Spun Poly (ethylene terephthalate) Fibers in Supercritical Carbon Dioxide"J. Macromol. Sci. -Phys. B40. 189-197 (2001)
• [文献書誌] Y.Kawahara: "Dyeing Behaviour of Poly(ethylene terephthalate) Fibres in Supereritical Carbon Dioxide"Color. Tech.. 117. 266-269 (2001)
• [文献書誌] 河原豊: "超臨界二酸化炭素処理したポリエチレンテレフタレート繊維の構造"繊維学会誌. 57・7. 220-223 (2001)
• [文献書誌] 鞠谷雄士: "高強度繊維への挑戦-ポリエステル繊維の高強度化は可能か-"高分子. 50・12. 830-833 (2001)
• [文献書誌] 鞠谷雄士: "プラスチック成形品の高次構造解析(12)-絡み合い構造解析-"成形加工. 13・3. 167-171 (2001)
• [文献書誌] 斎藤拓: "ABCハンドブック(分担)ABの結晶化と構造形成"エヌ・ティー・エス. 135-144 (2001)
• [文献書誌] 斎藤拓: "高分子の長寿命化(分担)高分子の物理的劣化と安定化機構"シーエムシー. 105-116 (2001)
• [文献書誌] T.Kikutani: "Encyclopedia of Materials : Science and Technology"Elsevier Science Ltd.. 10387 (2001)
• [文献書誌] 伊藤浩志: "プラスチック成形加工データブック(第2版)第3章成形加工特性"日刊工業新聞社. 353 (2002)