2017 Fiscal Year Annual Research Report
Interplay between chemical structure and elongational behavior of entangled polymers
| Project/Area Number |
15H03865
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
渡辺 宏 京都大学, 化学研究所, 教授 (90167164)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松宮 由実 京都大学, 化学研究所, 准教授 (00378853)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 高分子メルト / 伸長挙動 / 歪み硬化 / 歪み軟化 / 摩擦減少 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ずり変形下の絡み合い高分子の粘弾性緩和は，鎖1本あたりの絡み合い点数や最長緩和時間などの少数のパラメタで決定され，化学構造が異なる高分子種であってもこれらのパラメタ値が共通であれば普遍的な緩和挙動が観察される。しかし, 最近の研究は，伸長変形下では普遍性が破れることを示唆する。
本研究では，ポリスチレンを基本骨格とし，フェニル基のパラ位に置換基を持つ一連のモデル高分子のメルト系に対して伸長レオロジー測定を行い，化学構造が伸長挙動に与える効果 (すなわち普遍性の破れ) を検討した。その結果，置換基が大きいほど，中速伸長域における歪み硬化と高速伸長域における歪み軟化が著しくなることが見出された。メルト系では鎖の伸長・配向に伴いセグメント摩擦が減少することが知られているが，今回の結果は，大きな置換基は，溶媒と同様に，隣接高分子鎖の配向相関を緩めて摩擦減少を抑制することを示唆する。
上記の結果に基づき，Kuhn セグメント分子量 MK が既知のポリスチレン (PS; MK = 900)，ポリ(p-tert ブチルスチレン) (PtBS; MK = 1500) について伸長開始時の応力成長と伸長停止後の応力緩和を詳細に検討した。この目的のため, 伸長限界を持つバネと摩擦小球よりなる非線形バネ-ビードモデルに摩擦減少を組み込み，PS，PtBS の伸長挙動との対比を行った。その結果，定常伸長挙動はモデルで良好に記述されるが，応力成長と応力緩和はモデルに比べて遅れることが明らかとなった。この結果は，セグメント摩擦は各時刻の鎖形態を反映する応力のみでは決まらず，遅延型の時間依存性も有することを示唆する。この遅延性は現在の理論では考慮されていないもので，高分子の摩擦の本質を明らかにする有力な手掛かりとなると考えられる。
|
| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Research Products
(20 results)
