高分子鎖の配向結晶化機構と高次構造制御

2002 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、結晶成長、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法ではアルミ試料ホルダー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。
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、ポリプロピレンを用いてインフレーション成形を行い、3次元複屈折解析を行った。フィルムプロセスを詳細に解析したところ、固化が始まるフロストライン付近で複屈折は急激に増加すること、また温度計測からこの付近で結晶化が開始していることが明らかとなった。さらに、フロストライン直後では分子鎖がフィルム面に平行に配列する面配向性を示し、その後、一軸配向に近づくことが示唆された。
ラセミ体ポリ乳酸の高速溶融紡糸により得た繊維について,昇温過程での広角X線回折測定や複屈折計測を行い繊維構造の変化について検討した。巻取速度6km/minの繊維について,赤道方向の広角X線回折強度の昇温に伴う変化を測定した結果、ガラス転移温度付近からα晶の反射ピーク強度が増大し、その後120℃付近から徐々にα晶の強度が減少し,それと同時にステレオコンプレックス(SC)晶の強度が増大した.
ポリカーボネート(PC)とポリエチレンオキサイド(PEO)のブレンドを結晶化すると、PCが数十秒という短時間で結晶化することを見出した。また結晶化と同時にスピノーダル分解型液々相分離に特徴的な相互連結構造が形成され、そのPCリッチ相に沿って楕円型のPC球晶が得られた。このブレンドにおけるPCの結晶化はPEOとの液々相分離により引き起こされるup-hill拡散によるものである。

研究成果

• [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., Phys.Ed. 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] 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. 539-558 (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繊維の構造解析"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・7. 663-670 (2002)
• [文献書誌] M.Takasaki: "Structure Development of Polyactides with Various D-Lactide Contents in the High-Speed Melt Spinning Process"J.Macromol.Sci., Part B-Physics. 42・1. 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への応用の可能性"Cellulose Communications. 9・3. 155-159 (2002)