シシ構造を高度に含有した高強度・高耐熱性セルフコンポジット高分子材料の創製

创造含有高度木瓦结构的高强度、高耐热自复合高分子材料

基本信息

批准号：
18750192
负责人：
山崎慎一
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

研究の目的ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン類では流動場結晶化において、伸びきり鎖結晶である繊維状結晶(シシ)のまわりに折りたたみ鎖結晶(ケバブ)が付着成長したシシケバブ構造が生成することはよく知られているが、ポリエステルでは、流動場結晶化におけるシシケバブ構造生成の報告はほとんどない。その理由として、ポリエステルでは、加水分解による分子量の低下などによって、シシ生成に対して重要な要素である鎖の絡み合いが減少することが挙げられる。また、ポリオレフィン類に比べてポリエステルの高分子量体の調製が困難であることも理由の一つである。これらの問題を解決するために、試料として、分子量の十分高いポリ乳酸(PLLA)を用いて、結晶化前の溶融時間を短くして流動場結晶化を行ったところ、シシ生成を見出した。そこで本研究では、PLLAにおけるシシ生成の観察を行い、シシ生成の下限臨界分子量と最適結晶化温度を明らかにし、高密度にシシ構造を発生させる方法論を確立することを目的とした。実験試料には、当研究室で重合したPLLAを用いた。温度およびせん断流動の制御には、せん断ホットステージを用い、偏光顕微鏡により結晶化の様子を観測した。試料を平衡融点付近で融解させた後、結晶化温度Tcまで冷却し、Tc到達後にせん断流動(ずり速度=5s-1)を加えながら等温結晶化した。結果シシ生成に対する平均分子量MとTcの相図を作製することに成功した。相図からシシ生成に対する下限臨界分子量と最適結晶化温度は約8万および150℃であることがわかり、この条件下においてポリエステルにおいても高密度にシシ構造を発生しうることを見出した。また、生成したシシの融点は非常に高く、平衡融点に近く、生成したシシが伸びきり鎖結晶からなることを確認した。

研究目的当聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃在流场中结晶时，通常会形成什什串结构，其中折叠链晶体（串）围绕纤维晶体（什什）生长，而纤维晶体是伸长链晶体。关于聚酯流场结晶过程中形成烤串结构的报道还很少。其原因在于，在聚酯中，由于水解导致分子量降低，链缠结（形成带状疱疹的重要因素）减少。另一个原因是制备高分子量聚酯比聚烯烃更困难。为了解决这些问题，我们使用具有足够高分子量的聚乳酸（PLLA）作为样品，并通过缩短结晶前的熔融时间来进行流场结晶，发现出现了网格形成。因此，本研究的目的是观察PLLA中网格的形成，明确网格形成的较低临界分子量和最佳结晶温度，建立高密度网格结构的生成方法。以本实验室聚合的PLLA作为实验样品。使用剪切热台控制温度和剪切流，并使用偏光显微镜观察结晶过程。将样品熔化到平衡熔点附近后，冷却至结晶温度Tc，达到Tc后，在施加剪切流（剪切速率=5s-1）的同时进行等温结晶。结果，我们成功地构建了网格形成的平均分子量 M 和 Tc 的相图。从相图中，我们发现形成网格的较低临界分子量和最佳结晶温度约为80,000和150°C，并且我们发现在这些条件下，即使是聚酯也可以形成高密度的网格结构。还证实所产生的簇晶的熔点非常高，接近平衡熔点，并且所产生的簇晶由完全伸长链的晶体组成。