芳香族ポリイミドの高次構造制御と物性、反応との関係

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 62470090
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 三田 達 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (10013632)
• 研究分担者: 古知 政勝 東京大学, 工学部, 講師 (90013705) ; 堀江 一之 東京大学, 先端科学技術センター, 助教授 (10013690)
• キーワード: ポリイミド / 膨潤延伸 / 配向 / 分子複合材料 / 高弾性率 / 高強度 / 蛍光 / 光化学ホ-ルバ-ニング

研究概要

本年度は、高弾性率高強度のポリイミドを得る高次構造制御の一方法として、まず既成フィルムの熱延伸を試みたが、力学物性の向上は僅かであった。そのうちではポリアミド酸段階での延伸後イミド化する方法で良い結果を与えた剛直構造のビフェニルテトラカルボン酸(BPDA)とP-フェニレンジアミン(P+PDA)からのポリイミドの弾性率が約20GPaと最も高かった。そこで全く新しい方法として、上記ポリアミド酸を適当な溶媒中で膨潤させて延伸後イミド化する方法を試みたところ、100GPa以上の弾性率が得られた。一方完全に棒状のピロメリット酸無水物(PMDA)とP-PDAからなるポリイミドを柔軟なポリイミド中にブレンドした分子複合材料をつくったところ、延伸方向で弾性率が40GPaを超え、横方向にも伸びのあるフィルムが得られた。このフィルムは剛直成分が30%以上だと、延伸方向に負の熱膨脹係数をもつ。
分子複合材料を構成するポリイミドが完全に分子レベルで相溶しているかどうかを蛍光で調べた。その結果、一見透明で相溶しているようでも、CT錯体形成というミクロなレベルでは充分相溶していない場合のあることが分かった。一方光化学ホ-ルバ-ニングをポリイミドをマトリックスとして行なったところ、Tgの高さに応じてスペクトル中のホ-ルの構造緩和は他のポリマ-にくらべ高温まで起りにくいことが分かった。
ポリアミド酸とそのモデル化合物の固相でのイミド化反応を調べ、他の固相反応同様、初期の化学律速から拡散律速に移り、後者の段階では、化学構造と高次構造が共に反応速度に効くことが分かった。

研究成果

• [文献書誌] M.Hasegawa.M.Kochi,I.Mita,R.Yokota: "Molecular Aggregation and Fluorescence Spectra of Aromatic Polyimides" Eur.Polym.J.25. 349 (1989)
• [文献書誌] M.Hasegawa,I.Mita,M.Kochi,R.Yokota: "Charge-transfer Emission Spectra of Aromatic Polyimides." J.Polym.Sci.C.Polym.Lett.27. 263 (1989)
• [文献書誌] R.Yokota,M.Kochi,R.Horiuchi,I.Mita: "High Strength and High Modulus Molecular Composite Films.III The Miscibility and Mechanical Properties of Polybiphenyltetracarboximide with Larc-TPI" Polymer Note.
• [文献書誌] M.Hasegawa,M.Kochi,I.Mita,R.Yokota: "Compatibility of Polyimide/Polyimide Blends and Charge-Transfer Fluorescence Spectra." Polymer.
• [文献書誌] M.Kochi,T.Iizuka,I.Mita,R.Yokota: "Improving Tensile Mechanical Properties of Aromatic Polyimides by thermal Imidization after Cold Drawing of Poly(amic acides)" J.Polym.Sci Phys.
• [文献書誌] I.Mita.M.Kochi,M.Hasegawa,T.Iizuka,H.Soma,R.Yokota,R.Horiuchi: "C.Feger.M.M.Khojasteh and J.E.Mc Grath ed.Polyimides:Materials,Chemistry and Characterization" Elsevier, 788 (1989)
• [文献書誌] K.Horie,K.Kuroki,I.Mita,A.Furusawa: "K.L.Mittal ed Polymer in Information Storage Technology" Plenum Press, (1990)