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2018 年度 実績報告書

ポリカーボネートの熱老化メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K14535
研究機関山形大学

研究代表者

西辻 祥太郎  山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 助教 (00564858)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
キーワード密度揺らぎ / 時分割小角X線散乱法 / 非晶性高分子 / ポリカーボネート
研究実績の概要

代表的な非晶性高分子のひとつであるポリカーボネート(PC)は耐熱性、延性、耐衝撃性に優れた材料である。このPCはガラス転移温度(Tg=150℃)以下である120℃で熱処理を行うと、著しく衝撃値が低下する。熱老化と呼ばれるこの現象に関する研究は様々行われているが、未だにメカニズムは明らかにされていない。本研究では、PCの密度揺らぎに着目した。具体的には熱処理したPCに対して一定荷重下で時分割小角X線散乱によりその場観察を行い、密度揺らぎの相関長や振幅がひずみ増加とともにどのように変化していくのかについて調べた。その結果、本年は以下のことを達成した。
(1)前年度にPCは二つのオーダーの密度揺らぎを持っていることがわかった。それらを定量的に評価するためにOrnstein-Zernike(OZ)式とDebye-Bueche(DB)式の和で散乱プロファイルのフィッティングを行った。その結果、理論式は散乱プロファイルを評価することができ、大きなオーダーの密度揺らぎはDBモード、小さなオーダーの密度揺らぎはOZモードであることがわかった。
(2)OZモードとDBモードでPCの密度揺らぎが表現できることがわかったので、時々刻々と変化していく散乱プロファイルすべてに対してOZ+DB式でフィッティングを行った。その結果、DBモードの密度ゆらぎに変化はほとんどなかったが、OZモードの密度揺らぎはひずみが増加するにつれ、密度揺らぎの相関長も振幅も大きくなっていくことがわかった。これは熱処理したPCも同様の傾向であった。
(3)熱処理したPCのOZモードの密度揺らぎは、熱処理を行っていないPCと同様に相関長も振幅も大きくなっていったが、その速度が熱処理を行っていないPCと比べ明らかに速いことがわかった。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2018

すべて 学会発表 (3件)

  • [学会発表] 熱処理がポリカーボネートのタフネスに与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      佐東俊輝、西辻祥太郎、伊藤浩志、石川優
    • 学会等名
      第67回高分子年次大会
  • [学会発表] 時分割小角X線散乱法を用いたPCの密度揺らぎに関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      西辻祥太郎、渡辺幸、伊藤浩志、石川優、井上隆
    • 学会等名
      平成30年度繊維学会年次大会
  • [学会発表] The Change with Density Fluctuations of Polycarbonate under Deformation by Time-resolved Small Angle X-ray Scattering2018

    • 著者名/発表者名
      S. Nishitsuji, Y. Watanabe, H. Ito, M. Ishikawa, T. Inoue and M. Takenaka
    • 学会等名
      The 28th Annual Meeting of MRS-J

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公開日: 2019-12-27  

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