高分子中でのイオンー双極子相互作用に着目した革新的材料創製

专注于聚合物中离子偶极相互作用的创新材料创造

• 批准号: 22H02138
• 负责人: 山口 政之
• 金额: $ 10.32万
• 依托单位: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02138/
• 关键词: 高分子レオロジー; 成形加工; ポリマーブレンド; レオロジー

高分子固体中で生じる分子間の静電相互作用を調べるためのモデル材料を検討した。種々のポリマーおよびブレンド材料を探索し、ポリ乳酸（PLA）とポリビニルアルコール（PVA)のブレンドが適切であると判断した。このブレンド系は、異種ポリマー間に強い静電相互作用が生じ、それによって混合物の高次構造が決定づけられる。2022年度はまず塩を添加せずに、単純ブレンドの構造と性質に関する知見を深めるための研究を実施した。溶融粘弾性、結晶化挙動、固体構造と物性などの基礎的な実験を行ったところ、PVAがわずかながらPLAの結晶核剤として作用し、PVA表面からPLAのトランスクリスタルが成長するという新しい事実が判明した。さらに、流動場を与えて急冷固化したブレンド物はPLAの結晶化をほとんど生じないものの、それを熱処理すると、配向したPVA分散相からPLAのトランスクリスタルが成長することを確認した。その結果、熱処理によって流れ方向に膨張するという極めて稀な現象を生じることが判明した。このような現象は厳密な寸法制御を必要とする多くのプラスチック成形体にとって新たな材料設計指針となりえることから、工業的意義の深いものである。そこで、本現象の発現機構に関してさらに追及したところ、PVAを添加しなくても、PLAに適切な流動履歴を与えることで、同様の現象を確認することができた。これは流動場でPLAの伸び切り鎖結晶が成長するために生じる現象であり、一般的な成形加工方法への適用が可能である。

我们研究了用于研究聚合物固体中发生的分子间静电相互作用的模型材料。人们探索了各种聚合物和共混材料，发现聚乳酸（PLA）和聚乙烯醇（PVA）的共混物是合适的。在该共混体系中，不同聚合物之间发生强静电相互作用，这决定了混合物的高阶结构。在 2022 财年，我们首先进行了研究，以加深对不添加盐的简单混合物的结构和性能的了解。在对熔体粘弹性、结晶行为、固体结构和物理性能进行基础实验后，我们发现了一个新事实：PVA在一定程度上充当了PLA的晶体成核剂，并且PLA跨晶从PVA表面生长出来。出去。此外，虽然通过施加流场快速固化的共混物几乎没有表现出PLA结晶，但证实当对共混物进行热处理时，PLA的跨晶从取向的PVA分散相生长。结果发现，热处理会引起极其罕见的流动方向膨胀现象。这种现象具有深远的工业意义，因为它可以作为许多需要严格尺寸控制的塑料成型体的新材料设计指南。因此，我们进一步研究了这种现象发生的机制，并通过在不添加 PVA 的情况下为 PLA 提供适当的流动历史来确认类似的现象。这是由于PLA的长链晶体在流场中生长而发生的现象，并且可以应用于一般的成型方法。

项目成果

Anomalous Postprocessing Dimensional Change of Injection-Molded Products Composed of Poly(lactic acid) and Poly(vinyl alcohol)

• DOI: 10.1021/acsapm.2c02155
• 发表时间: 2023-02
• 期刊: ACS Applied Polymer Materials
• 影响因子: 5
• 作者: M. Yamaguchi;Wen Shu;Takeyoshi Kimura;Hoang-Giang Dai Vo;Takumitsu Kida;Toyoichiro Mori;Makoto Kitani;Norifumi Aridome;Akira Miyamoto

Effect of shear flow on crystallization behavior of poly(lactic acid)

剪切流对聚乳酸结晶行为的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: G.H. Vo;K. Janchai;T. Kida;M. Yamaguchi
• 通讯作者: M. Yamaguchi