Specific deformation behavior of crystalline polymer under biaxial deformation

双轴变形下结晶聚合物的具体变形行为

基本信息

批准号：
21H02003
负责人：
小椎尾謙
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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

项目摘要

高分子フィルムの力学物性評価は、一軸伸長試験によって評価された研究がほとんどであり、より実用条件に変形に近い二軸伸長変形に基づく評価はエラストマーやゲルでは行われているものの、結晶性高分子に関してはほとんど報告された例がない。ひものような一次元的な分子鎖形態を有する高分子のうち屈曲性に富む結晶性高分子の場合、一軸変形下において、すぐに一方向に配向してしまう。このため、複雑な階層構造を有する結晶性高分子において、一軸変形下の結果は極めて特殊な一部分の情報に過ぎない。さらに、結晶性高分子は、固体であるにもかかわらず配向が容易に起こるため、二軸伸長変形による評価が必要であると考えられるがほとんど行われていない。本研究申請では、二軸伸長変形時の結晶性高分子膜の力学物性を評価するとともに、伸長変形過程におけるその場解析法に基づき分子鎖凝集構造変化の特異性を解明することを目的とする。2022`年度は、結晶性高分子の代表である線状低密度ポリエチレン(LLDPE)フィルムの二軸伸長過程における力学物性およびその場構造変化を広角X線回折(WAXD)測定および偏光高速度カメラ(PHC)観察に基づき評価した。その結果、WAXD測定により、LLDPEでは、低ひずみ域で直方晶から単斜晶への結晶転移が起こることが明らかとなった。さらに、PHC観察より、その後さまざまな方向の降伏がフィルム内で起こり、最終的には、均一な配向状態に到達して破断に至ることが明らかとなった。

大多数研究都使用单轴伸长测试评估了聚合物膜的机械性能，尽管基于双轴伸长变形的评估已经对弹性体和凝胶进行了更接近实际条件，但很少有结晶聚合物的报道。在具有一维分子链形态的聚合物中，例如字符串，具有高灵性性能的结晶聚合物在单轴变形下立即以一个方向定向。因此，在具有复杂层次结构的晶体聚合物中，单轴变形下的结果只是信息的非常特殊的部分。此外，尽管固体固体，晶体聚合物很容易取向，因此，通过双轴扩展变形进行评估是必要的，但很少进行。该研究应用旨在评估双轴拉伸变形过程中晶体聚合物膜的机械性能，并阐明基于拉伸变形过程中原位分析的分子链聚集结构变化的特异性。在2022财政年度，基于广泛的X-ray衍射（WAXD）测量和极化摄像机（PHC）的观察，对线性低密度聚乙烯（LLDPE）膜的双轴延伸期间的机械性能和原位结构变化进行了评估。结果，WAXD的测量结果表明，在LLDPE中，在低应变区域发生从立方体到单斜晶的晶体过渡。此外，PHC的观察结果表明，随后在胶片中发生的各个方向屈服，最终达到了统一的取向状态并导致断裂。

项目成果

期刊论文数量（1）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Specific deformation behavior of isotactic polypropylene films under a multiaxial stress field

多轴应力场下等规聚丙烯薄膜的特定变形行为

DOI：
10.1039/d2sm00147k
发表时间：
2022
期刊：
Soft Matter
影响因子：
3.4
作者：
Ken Kojio;Aya Fujimoto;Chigusa Nagano;Shuhei Nozaki;Kazutoshi Yokomachi;Kazutaka Kamitani;Hirohmi Watanabe;Atsushi Takahara
通讯作者：
Atsushi Takahara