結晶性―結晶性2元ブロック共重合体の高次構造形成と構造制御

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14045225
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 野島 修一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (20156194)
• キーワード: 結晶性-結晶性ブロック共重合体 / ポリエチレン / ポリ(ε-カプロラクトン) / 結晶化 / 高次構造 / 小角X線散乱 / シンクロトロン放射

研究概要

融点が十分離れている2種類の結晶性ブロックから成る2元ブロック共重合体を溶融状態から急冷すると、ミクロ相分離構造→高融点ブロックの結晶化によるラメラくり返し構造→低融点ブロックの結晶化による最終高次構造と構造が次々と変化する。本研究では、結晶性-結晶性2元ブロック共重合体の結晶化(特に、低融点ブロックの結晶化)に伴って高次構造が変化する過程を、シンクロトロン放射を用いた時分割小角散乱(SR-SAXS)法によって追跡する。この結果より、低融点ブロックの結晶化に伴う構造周期の変化の原因を解明する。
用いた系は、様々な分子特性を有するポリ(ε-カプロラクトン)(結晶性)-block-ポリエチレン(結晶性)2元ブロック共重合体(PCL-b-PE)である。様々な熱履歴を加えたPCL-b-PEの高次構造を小角X線散乱(SAXS)法で調べ、融解挙動を示差走査熱量計(DSC)により求めた。高次構造転移過程(結晶化過程)は高エネルギー加速器研究機構・放射光利用施設・BL-10CのSR-SAXS装置により追跡した。
低融点ブロックの結晶化が進行すると、(高融点ブロックの結晶化によって)すでに存在しているラメラくり返し構造からの散乱ピークの強度と位置が変化していくことが分かった。時分割散乱曲線を詳細に調べると、最初の散乱ピークのごく近傍に低融点ブロックの結晶化に伴ってもうひとつの散乱ピークが現われ成長していくことが確認された。したがって、系中に形成している高次構造の代表的な周期は低融点ブロックの結晶化と共に不連続に変化し、同時に、ピーク強度は徐々に増加する。試料に与える熱履歴を変えることにより2種類の結晶化をコントロールできると考えられるので、この系の最終高次構造を制御できる可能性がある。

研究成果

• [文献書誌] J.Lu, P.A.Mirau, I.D.Shin, S.Nojima, A.E.Tonelli: "Molecular Motions in the Supramolecular Complexes between Poly(ε-caprolactone)-Poly(ethylene oxide)-Poly(ε-caprolactone) and α-and γ-Cyclodextrins"Macromolecular Chemistry and Physics. 203. 71-79 (2002)
• [文献書誌] S.Nojima, M.Toei, S.Hara, S.Tanimoto, S.Sasaki: "Size Dependence of Crystallization within Spherical Microdomain Structures"Polymer. 43. 4087-4090 (2002)
• [文献書誌] S.Tanimoto, K.Ito, S.Sasaki, H.Takeshita, S.Nojima: "Crystallization of a Binary Blend of Poly(ε-caprolactone)-block-Polybutadiene Copolymers"Polymer Journal. 34. 593-600 (2002)
• [文献書誌] J.Lu, P.A.Mirau, S.Nojima, A.E.Tonelli: "NMR Studies of the Dynamics of Homo-and Block-Copolymer Poly(ε-caprolactone) Chains in Their Inclusion Compounds with α-and γ-CDs"American Chemical Society Symposium Series. 834. 43-57 (2002)
• [文献書誌] 谷本智史, 野島修一: "結晶性-非晶性2元ブロック共重合体の結晶化挙動と最終高次構造"高分子加工. 51. 290-297 (2002)