超臨界二酸化炭素の含浸による高分子鎖の剛直化と分子運動性

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14550843
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 斎藤 拓 東京農工大学, 工学部, 助教授 (90196006)
• キーワード: 超臨界二酸化炭素 / 誘電緩和 / ポリメタクリル酸メチル / 分子運動 / 可塑化 / 分子形態 / 局所的秩序性

研究概要

超臨界二酸化炭素を高分子フィルムに含浸させた後に可動極板を高分子フィルムに接触させる独自の誘電緩和測定用耐圧容器を試作して、超臨界二酸化炭素含浸下での高分子の誘電緩和測定を可能にさせた。試作された超臨界誘電緩和測定システムを用いて、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)の超臨界二酸化炭素雰囲気下での誘電緩和測定を行ったところ、超臨界二酸化炭素雰囲気下での高温のαβ緩和(α緩和:主鎖緩和、β緩和:側鎖緩和)に起因する緩和周波数が大気圧下のそれに比べて低温側にシフトすることがわかった。それはPMMAへの二酸化炭素の含浸による可塑化により、ガラス転移温度が低下したことによると考えられる。また、超臨界二酸化炭素雰囲気下でのβ緩和の緩和周波数も大気圧下に比べて2桁以上も高くなったことから、ガラス転移温度以下での局所的な分子運動性も可塑化により増加することが明らかになった。また、二酸化炭素の含浸により誘電緩和ピークの高さが増加して、大気圧下でのそれに比べて数倍の高さになることを見いだした。ピーク高さの増加は協同的に分子運動できる領域の増加による。それは二酸化炭素を含浸することで分子形態がランダムコイルから平行配位して、協同的に分子運動できる局所的な秩序領域が増加したことによると考えられる。その詳細についてはHavriliak-Negami式を用いた誘電緩和ピークの解析結果に基づいて考察した。このような二酸化炭素を含浸させたことによる分子形態の特異性が、伸び切り結晶などの特異な結晶高次構造などの形成を可能にさせていることが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] M.Tsuburaya, H.Saito: "Crystallization of polycarbonate induced by spinodal decomposition in polymer blends"Polymer. 45. 1027-1032 (2004)
• [文献書誌] S.Takahashi, H.Saito: "Conformational Change of Phenyl Ring Side Group during Stress Relaxation in Glassy Poly(styrene-co-acrylonitrile)"Macromolecules. 37. 1062-1066 (2004)
• [文献書誌] T.Oda, H.Saito: "Exclusion Effect of Carbon Dioxide on the Crystallization of Polypropylene"J.Polym.Sci., Pt.B, Polym.Phys.. 42. 1565-1572 (2004)
• [文献書誌] 斎藤拓, 薮原哲哉: "超臨界流体を利用した高分子の高次構造制御-分子形態・結晶化・ポリマーブレンド-"成形加工. 15・6. 382-385 (2003)
• [文献書誌] 斎藤拓: "超臨界法を利用した液液相分離による3次元構造制御"機能材料. 23・7. 19-25 (2003)
• [文献書誌] H.Saito, T.Inoue: "Polymer Characterization Techniques and Their Applications to Blends (分担); Chap 11 : Light and X-ray Scatterings"Oxford University Press. 516 (2003)
• [文献書誌] 斎藤拓: "超臨界流体の最新応用技術(分担);超臨界流体による高分子の精密高次構造制御"エヌティーエス. 324 (2004)
• [文献書誌] 斎藤拓: "ディスプレイ用光学フィルム(分担);高分子フィルムの光学特性と評価"CMC. 217 (2004)
• [文献書誌] 斎藤拓: "高分子材料・技術総覧(分担);圧力場での構造形成"産業技術サービスセンター(印刷中). (2004)