環状と直鎖状高分子のトポロジカルブレンドの延伸過程の絡み合いと結晶高次構造変化

环状和线性聚合物拓扑共混物拉伸过程中的缠结和晶体构象变化

基本信息

批准号：
21K05186
负责人：
山崎慎一
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05186/
关键词：
高分子構造・物性高分子・繊維加工

项目摘要

本研究の目的は、環状と直鎖状高分子の混合によって、絡み合い解消に強弱がつけられるブレンド系に、延伸を加えたときの力学的応答と結晶高次構造の変化を観察することによって、延伸過程の絡み合い変化を伴う構造形成の分子論的メカニズムを理解し、全く新しい結晶性高分子材料の創製に繋げることである。この目的を達成するために、①環状および直鎖状高分子の合成とキャラクタリゼーション②ブレンド高分子の結晶化試料の調製とその延伸過程における応力ひずみ曲線の測定③ブレンド高分子の結晶化試料の延伸過程における結晶高次構造の変化のその場観察を申請者が中心となった研究グループによって行う。当該年度は、前年度とはブレンドの構成成分分子量の効果を検討するために、前年度とは異なる分子量である分子量が56,000および173,000の環状と、分子量が142,000の直鎖状ポリエチレンのブレンド系についての研究を実施した。環状および直鎖状ポリエチレンとして、修飾型Grubbs触媒および第2世代Grubbs触媒によるシクロオクテンの環拡大重合によって調製される前駆体高分子を水素化した環状および直鎖状ポリエチレンを用いた。調製した試料の化学構造の確認を現有のNMRおよび赤外吸収分光計で行った。環状と直鎖状ポリエチレンを所定の割合でブレンドした試料を作製した。ブレンド試料の応力ひずみ曲線を室温において引張試験機にて測定した。応力ひずみ曲線の降伏応力の変化に着目すると、ブレンド成分である直鎖状ポリエチレンがある組成において、降伏応力が極大を示すことがわかった。また、その極大を示す組成はブレンド系の環状ポリエチレン分子量に依存することがわかった。

本研究的目的是观察当拉伸应用于共混体系时晶体高阶结构的机械响应和变化，其中解缠结的强度是通过混合环状和线性聚合物来确定的。我们的目标是了解分子机制。结构形成的过程涉及拉伸过程中缠结的变化，并导致全新结晶聚合物材料的产生。为了实现这一目标，我们进行了1）环状和线性聚合物的合成和表征，2）共混聚合物结晶样品的制备和拉伸过程中应力-应变曲线的测量，以及3）共混聚合物结晶样品的制备。申请人领导的研究小组将对拉伸过程中晶体结构的变化进行原位观察。本财年，为了检验共混物构成成分分子量的影响，我们进行了与上年不同的分子量为56,000和173,000的环状聚乙烯和线性聚乙烯的共混体系。对分子量为142,000的聚乙烯进行了研究。作为环状和线性聚乙烯，我们使用通过使用改进的格鲁布斯催化剂和第二代格鲁布斯催化剂对通过环辛烯的扩环聚合制备的前体聚合物进行氢化而获得的环状和线性聚乙烯。使用现有的核磁共振和红外吸收光谱仪确认了所制备样品的化学结构。通过以预定比例共混环状聚乙烯和直链聚乙烯来制备样品。使用拉伸试验机在室温下测量共混物样品的应力应变曲线。着眼于应力-应变曲线中屈服应力的变化，发现屈服应力在作为共混组分的线性聚乙烯的特定组成处表现出最大值。还发现显示最大值的组成取决于共混体系中环状聚乙烯的分子量。