形態複屈折を利用したブロック共重合体のミクロ相分離構造のモルホロジー転移の研究

利用形态双折射研究嵌段共聚物微相分离结构的形态转变

基本信息

批准号：
07750994
负责人：
櫻井伸一
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

ブロックポリマーのミクロ相分離によって形成されるラメラ状やシリンダー状のドメイン構造はその形状の異方性ゆえに複屈折を示す。本研究では、これを利用して、球/シリンダー間あるいはラメラ/シリンダー間のモルホロジー転移を研究することを目的とした。試料はスチレン-ブタジエン-スチレントリブロックコポリマー(SBS)を用いた。常温ではポリスチレン(PS)はガラス状態、ポリブタジエン(PB)はゴム状態である。本試料の数平均分子量は6.31万、化学組成比は、スチレンの重量分率で表すと0.56である。本研究では、非平衡モルホロジー(PBシリンダー)から平衡モルホロジー(PS‐PB交互ラメラ)へと転移する過程を観察するため、SBSをPSに良溶媒であるがPBには貧溶媒であるようなメチルルエチルケトン(MEK)を用いて溶液キャストを行なった。まず、シリンダからラメラへのモルホロジー転移を確認するために、小角X線散乱(SAXS)実験を行なった。また、その転移過程を時分割SAXS測定によって明らかにし、転移の速度論を考察した。その結果、MEK溶液から製膜されたキャストフィルムに形成されたPB‐シリンダーが熱処理することによってPS‐PB交互ラメラへと転移することが確認された。また、時分割SAXS測定の結果から、転移に要する活性化エネルギーは42.4±1.5kcal/molとなった。一方、定常流粘度の温度依存性から算出した流動に要する活性化エネルギーは43.5kcal/molとなり、両者でほぼ等しい値が得られた。このことは、モルホロジー転移には予想外にわずかな活性化エネルギーしか必要とせず、そのメカニズムは流動に伴うミクロ相分離構造の再配向過程に類似であることを示唆している。このモルホロジー転移過程に対応した複屈折の変化は微小であり、定量的な解析は今後の課題である。

由于其形状各向异性，由块聚合物的微相分离而形成的层状结构域结构表现出双折射。这项研究旨在利用它来研究球体/圆柱体之间或层状/气缸之间的形态学转变。样品是苯乙烯丁二烯 - 苯乙烯三嵌段共聚物（SBS）。在室温下，聚苯乙烯（PS）处于玻璃状状态，聚丁二烯（PB）处于橡胶状态。该样品的平均分子量为631,000，化学组成比为0.56，表示为苯乙烯的重量分数。在这项研究中，为了观察从非平衡形态（PB缸）转移到平衡形态（PS-PB交流层）的过程中，使用甲基乙基酮（MEK）进行溶液铸造，使用PS的良好溶液，但对于Pb来说是良好的溶液。首先，进行了小角度X射线散射（SAXS）实验，以确认从圆柱体到薄片的形态学过渡。还通过定时共享的SAXS测量来阐明转移过程，并检查了转移的动力学。结果，已经证实，由MEK溶液形成的铸造膜形成的PB缸通过热处理转移到交替的PS-PB薄片中。此外，从时间共享的萨克斯测量结果中，转移所需的激活能为42.4±1.5kcal/mol。另一方面，根据稳态粘度的温度依赖性计算的流量所需的激活能为43.5 kcal/mol，并且两者都获得了几乎相等的值。这表明形态学转变只需要出乎意料的激活能量，并且该机制类似于与流量相关的微相分离结构的重新定位过程。响应这种形态过渡过程的双折射变化很小，定量分析是未来的问题。