高分子鎖のトポロジーと核生成

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12127205
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 彦坂 正道 広島大学, 総合科学部, 教授 (60087103)
• 研究分担者: 河原 成元 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (00242248) ; 戸田 昭彦 広島大学, 総合科学部, 助教授 (70201655)
• キーワード: 核生成 / 高分子 / 誘導期 / 結晶化 / 結晶成長 / 結晶形態 / 核剤 / ゴム

研究概要

1930年代以来困難とされてきた「融液からの核生成初期(誘導期という)過程が核生成過程である」実験的検証に初めて成功した。放射光を用いたX線小角散乱により直接観察できた核の数は結晶化温度に急冷後急激に増大し、核の大きさは結晶化温度の増大とともに増大した。この成果により、核生成誘導期が核生成過程であり、最近提案された相分離過程ではないことが明らかになった。高分子結晶の特徴である著しく多様な高次構造が、核生成・成長により発生する核生成からいかなるメカニズムで形成されるのかは重要な課題である。しかし「単結晶の3次元的立体形態とその起源の解明」は、高分子結晶の変形が容易なために明らかにすることが困難であった。本研究では、柔らかい物質で補強することにより、変形しない本来の形態を原子間力顕微鏡で観察することに成功し、単結晶が派生成長した場合に見られる高次構造の典型例である「板状結晶のねじれ」の起源が解明できた。天然ゴムの結晶化機構は長年にわたり明らかでなかった。本研究では、天然ゴムを高純度に精製してから脂肪酸を混合し、結晶化を偏光顕微鏡により観察し、核生成速度の過冷却度が脂肪酸添加により著しく加速されることを見いだした。この事実から脂肪酸が天然ゴムの核剤として働いていることを初めて明らかにできた。

研究成果

• [文献書誌] M.Hikosaka: "Direct Evidence of Nucleation During the Induction Period of Polyethylene by SAXS"J. Macromol. Sci., Phys.. (in press).
• [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] K.Yamada: "Equilibrium melting temperature of isotactic Polypropylene (1) -Differential thermal analysis"Macromolecules. (In press). 2002
• [文献書誌] K.Yamada: "Equilibrium melting temperature of isotactic polypropylene(2) -Optical microscope"Macromolecules. (In press).
• [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 non-rubber components on the crystallization behavior of natural rubber"J. Macromol. Sci., Phys.. (in press).
• [文献書誌] S.Kawahara: "Spherulite Growth of cis-1,4-Polyisoprene Isolated from Natural Rubber"J. Macromol. Sci., Phys.. (in press).
• [文献書誌] S.Kawahara: "Effect of gel on the Green Strength of Natural Rubber, Eng and Y.Tanaka"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, J.Sakdapipanich"Rubber Chem. Technol.. 75. 179-185 (2002)
• [文献書誌] K.Nozaki, M.Hikosaka: "Crystallization Process in Fats and Lipid System, Chap. 10. Mechanism of Primary Nucleation and Growth in the Rotator Phase Transition of n-alkanes"Marcel Decker Inc., New York. 25 (2002)
• [文献書誌] 河原成元(新名惇彦, 吉田和哉編): "天然ゴム(分担),植物代謝工学ハンドブック"エヌ・ティー・エス. 12 (2002)