高分子鎖の絡み合いと滑り拡散に着目した高分子の核生成機構の解明

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12305062
• 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: 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 / 結晶化 / 高分子 / 絡み合い / 分子量 / modulated DSC / 形態 / トポロジー

研究概要

昨年度発見した、「高分子の核生成速度が分子量のべき乗で減少する」という「核生成速度の分子量に関するべき乗則」の分子論的メカニズムを研究し、「分子量の増大とともに絡み合いの効果が増大し、分子鎖が滑りにくくなるためである」ことを、実験と理論により明らかにした。また、立体規則性を持つ高分子の典型例であるポロプロピレンを用いて、分子鎖の滑り易さを実験的に変えることにより、核生成と成長及び高次構造が著しく変化する事を示した。この成果により、結晶化における「滑り拡散の重要性」が、ポリエチレンのような単純な形をした高分子に限らず、複雑な形を持つ一般の高分子についても普遍的であることが明らかになった。
高分子結晶による核形成機構解明上重要である「セルフ・シーディング法」の理解には、融解過程そのものの理解が不可欠であるがよくわかっていない。本研究では「セルフ・シーディング法」の理解のために高分子結晶の融解キネティクスに関する研究を熱測定により行った。高分子結晶の融解速度の過熱度依存性が、高分子ごとに異なることを見いだし、分子鎖の結晶内での滑りやすさとの関係があるとの結論を得た。

研究成果

• [文献書誌] F.Gu, M.Hikosaka, A.Toda, S.K.Ghosh, S.Yamazaki et al.: "Second-order phase transition of high isotactic polypropylene at high temperature"Polymer. 43. 1473-1481 (2002)
• [文献書誌] Yamasaki, M.Hikosaka, S.K.Ghosh, F.Gu, M.Arakaki, A.Toda: "Effect of Entanglement on Nucleation Rate of Polyethylene"Polymer Journal. 33. 906-908 (2001)
• [文献書誌] S.K.Ghosh, M.Hikosaka, A.Toda: "Power law of nucleation rate of folded chains single crystals of polyethylene"Colloid & Polym. Sci. 279. 382-386 (2001)
• [文献書誌] A.Toda, K.Yamada, M.Hikosaka: "Superheating of the melting kinetics in polymer crystals : a possible nucleation mechanism"Polymer. 43. 1667-1679 (2002)
• [文献書誌] A.Toda, C.Tomita, T.Arita, M.Hikosaka: "Periodically modulated driving force applied with TMDSC to the crystallization and melting kinetics of ice crystals confined in a porous silica gel"J. Thermal Anal. Calor.. 64. 775-782 (2001)
• [文献書誌] A.Toda, Y.Takahashi, T.Arita, M.Hikosaka, T.Furukawa: "Application of periodically modulated driving force to the transition kinetics in VDF/TrFE copolymers"J. Chem. Phys.. 114. 6896-6905 (2001)