トポロジー的本性を鍵とした高分子の核生成メカニズムの実体解明

基于拓扑性质阐明聚合物成核机制

基本信息

批准号：
03J08115
负责人：
山崎慎一
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Okayama University (2004)Hiroshima University (2003)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

高分子結晶化のメカニズムの最も重要な未解決問題は、結晶化初期過程である核生成における高分子鎖のトポロジー的本性の役割の実体解明である。本研究では、流動場における繊維状結晶の核生成・成長メカニズムの解明と核生成速度をプローブにして高分子鎖がいかに絡み合いを構築するかの検証を行った。1.流動場における繊維状結晶の核生成・成長メカニズム本研究では、流動場特有の繊維状結晶の生成速度の過冷却度依存性から、「流動場の高分子鎖は融液中の異物近傍で局所的に伸長されることによって配向融液となり、その配向融液から分子鎖が束状になったbundle核が生成する」ことを明らかにした。また、繊維状結晶の成長速度の過冷却度依存性から、流動に沿った方向の成長は「分子鎖の再配列」過程、流動に垂直な方向の成長は「表面2次核生成」律速過程であることを明らかにした。同時に、流動場における核生成・成長の臨界ずり速度の発見から、結晶と融液界面における分子鎖形態を明らかにした。2.核生成速度をプローブにした高分子鎖の絡み合い過程の解明絡み合いを解かれた分子鎖が熱平衡状態に向かってどのように絡み合いを構築していくかはこれまで実験的に全く検証されていない重要な問題である。本研究では重合過程において結晶化させた試料を用いた。この試料の融解直後の融液は絡み合い密度がほぼゼロであり、この融液の融液保持時間を変えることによって融液中の絡み合い密度を制御した。核生成速度は融液中の絡み合い密度の増加とともに減少することを利用し、融液保持時間を様々に変えた融液からの核生成速度を測定することにより、融液中の絡み合い密度がどのように変化していくのかを検証した。その結果、融液中の絡み合い密度は融液保持時間の増加とともに2段階の指数関数的な増加を示し、絡み合いのない高分子鎖がいかに絡み合いを構築していくのかを明らかにした。

聚合物结晶机制中最重要的未解决的问题是阐明聚合物链在成核中的拓扑性质的作用，即结晶的早期过程。在这项研究中，我们研究了流场中纤维晶体的成核和生长的机制，并检查了聚合物链如何使用成核速率作为探针形成纠缠。 1. The mechanism of nucleation and growth of fibrous crystals in the flow field In this study, we have revealed that the dependence of the supercooling degree of production rate of fibrous crystals unique to the flow field, "the polymer chains in the flow field are locally extended near the foreign substance in the melt, resulting in an oriented melt, and the bundle nucleus with molecular chains in bundles formed from the oriented融化。”此外，纤维晶体对超冷水水平的生长速率的依赖性表明，沿流动方向的生长是“分子链的重新排列”过程，并且垂直于流动的方向的增长是“表面二级成核”的速率限制过程。同时，我们揭示了流场成核和生长的临界剪切速率，以及晶体和熔体界面处的分子链形态。 2。使用成核速率作为探针的纠缠过程，将不间断的分子链构造为符合热平衡状态的纠缠，是一个重要的问题，是一个重要的问题，尚未经过实验测试。在这项研究中，使用了在聚合过程中结晶的样品。该样品熔化后熔体的纠缠密度几乎为零，并且通过改变熔体的熔体保留时间来控制熔体中的纠缠密度。利用成核速率随熔体中的纠缠密度增加而降低的事实，我们检查了熔体中的纠缠密度如何通过测量熔体的成核速率随着熔体保留时间的各种变化而变化。结果，熔体中的纠缠密度显示出两个阶段的指数增加，并且熔体保留时间增加，从而揭示了没有纠缠形式的聚合物链如何纠缠。