圧刀誘起による高分子結合相関系の相転移と臨界ダイナミクス

压力刀诱导聚合物键合相关体系的相变和临界动力学

• 批准号: 13031019
• 负责人: 柴山 充弘
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13031019/
• 关键词: 温度敏感型高分子ゲル; N-イソプロピルアクリルアミド; 高分子結合相関系; 動的光散乱; 光子相関; 圧力誘起相転移; 体積相転移; 不均一性

温度敏感型で知られるN-イソプロピルアクリルアミド(PNIPA)ゲルを0.1MPa(常圧)から300MPaの静水圧下で調製し、ゲル本来がもつ構造不均一性を静的・動的光散乱法により、調製圧力の関数として定量的に解析した。具体的には、ドイツALV社製キュベット回転・上下ユニットを新たに備えた静的・動的光散乱装置(ALV-5000)を用い、ゲルからの散乱光の光子相関を多数のサンプリングポイントでとる(アンサンブル平均動的光散乱法)。そして、このデータをもとに濃度揺らぎの動的・静的成分の分離を行うことでゲルの非エルゴード性を評価し、不均一度を見積った。その結果、圧力印可により、ゲルの不均一性は上昇し、約170MPa付近で揺らぎは発散し、相分離状態に移行することがわかった。また、光子相関関数の評価より、緩和時間が発散する点(ゲノ化点)と不均一性および、体積相転移との相関関係を議論した。さらにその一方で、光学顕微鏡下で体積相転移現象を時分割観察を行い、ゲルの収縮過程の時系列解析による収縮キネティクスの調製圧力依存性について考察したところ、不均一性と高速収縮性とは密接な関係があることが認められた。これらの成果を12月にメキシコで開催されたPacific Polymer Conferenceの招待講演で発表した。

N-异丙基丙烯酰胺（PNIPA）凝胶以其温度敏感类型而闻名，在0.1 MPa（大气压）至300 MPa的静水压力下制备，并通过静态和动态光散射来定量地分析凝胶的固有结构异质性。具体而言，使用ALV产生的静态和动态的光散射装置（ALV-5000），该设备新近配备了比色杯旋转和上下单元，用于测量许多采样点（集合平均动态光散射方法）在许多采样点处散射从凝胶散射的光子相关性。基于这些数据，通过分离浓度波动的动态和静态成分来评估凝胶的非连通性，并估计了不均匀性。结果，发现由于施加压力而导致的凝胶不均匀性增加，并且波动在170 MPa左右发散，从而导致过渡到相分离的状态。此外，从对光子相关函数的评估中，讨论了弛豫时间差异（Genization Point）与异质性和体积相变的点之间的相关性。此外，另一方面，当通过光学显微镜下进行体积相变现象的时间分割观察，并通过凝胶收缩过程的时间序列分析来进行收缩动力学的制备压力的依赖性，发现异构性和快速收缩和快速收缩之间存在密切的关系。这些结果是在12月在墨西哥举行的太平洋聚合物会议上的邀请演讲中提出的。

项目成果

T.Kawauchi, M.Isshiki, M.Takeda, M.Shibayama: "Characterization of Gel Structure in Poly(vinyl chloride) by Light Scattering 1. Molecular Weight and Process Temperature Dependence"Polymer. vol.42. 3875-3881 (2001)

T.Kawauchi、M.Isshiki、M.Takeda、M.Shibayama：“通过光散射表征聚氯乙烯中的凝胶结构 1. 分子量和过程温度依赖性”聚合物。

T.Motonaga, M.Shibayama: "Studies on pH and Temperature Dependence of the Dynamics and Heterogeneities in Poly(N-isopropyl acrylamide-co-Sodium Acrylate) Gels"Polymer. vol.42. 8925-8934 (2001)

T.Motonaga、M.Shibayama：“聚（N-异丙基丙烯酰胺-共-丙烯酸钠）凝胶中动力学和异质性的 pH 和温度依赖性研究”聚合物。

C.Nakamoto, T.Motonaga, M.Shibayama: "Preparation Pressure Dependence of Structure Inhomogeneities and Dynamic Fluctuations in Poly(N-isopropylacrylamide) Gels"Macromolecules. vol.34. 911-917 (2001)

C.Nakamoto、T.Motonaga、M.Shibayama：“聚（N-异丙基丙烯酰胺）凝胶中结构不均匀性和动态波动的制备压力依赖性”大分子。