アイソタクチックポリスチレンの溶液中でのコンホメーションと溶液結晶化機構

等规聚苯乙烯溶液构象及溶液结晶机理

基本信息

批准号：
08751042
负责人：
佐々木隆
金额：
$ 0.64万
依托单位：
University of Fukui
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：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、アイソタクチックポリスチレン(iPS)の溶液からの結晶化メカニズムを解明することを目的とするものであり、ほぼ計画どおり研究を遂行した。まず、溶液結晶化過程を左右する重要な因子である溶液中でのiPS鎖のコンホメーションを、赤外分光法により解明した。その結果、トリプロピオニン溶液中では溶解状態、及び結晶が析出する前の過冷却溶液状態のいずれにおいても、3/1らせん構造に由来する586.5と557.5cm^<-1>の吸収バンドは観測されなかった。このことから、トリプロピオニン溶液中においては、iPS鎖はほぼランダムコイル形態をとっており、3/1らせん構造は結晶化が起こる最中に形成されることがわかった。しかしながら、通常iPS結晶においてみられる1262cm^<-1>の吸収バンドが溶液中で観測されるという不可解な結果も得られ、今後の検討課題として残された。次に、iPS-トリプロピオニン系での等温結晶化速度(結晶の線成長速度)の過冷却度依存性を偏光顕微鏡を用いて測定した。また、この系における平衡溶解温度をGibbs-Thomson式による方法を用いて求めた。これらの実験データを解析した結果、この系での高分子-溶媒間の相互作用は、比較的小さく、Kramersの拡散極限は成立しないことがわかった。この結果は、以前に熱分析法により結晶化速度を測定した結果と定性的に一致する。モルホロジーについては、過冷却度が30〜80Kの範囲では、球晶は形成されず、乱れたヘドライトのような結晶が観察された。また、等温結晶化過程における結晶の大きさの時間発展プロファイルは、Avrami式ではうまくあらわすことができず、溶液濃度の時間依存性を考慮した解析が必要であることがわかった。

本研究的目的是阐明等规聚苯乙烯（iPS）从溶液中的结晶机理，并且该研究几乎按计划进行。首先，我们利用红外光谱阐明了溶液中iPS链的构象，这是影响溶液结晶过程的重要因素。结果，在三丙酸溶液中，无论是溶解状态还是晶体析出前的过冷溶液状态，都没有观察到源自3/1螺旋结构的586.5和557.5cm ^ -1 处的吸收带。这表明，在三丙酸溶液中，iPS链具有几乎无规则的卷曲构型，并且在结晶过程中形成3/1螺旋结构。然而，获得了令人费解的结果，其中在溶液中观察到通常在iPS晶体中观察到的1262cm ^ -1 处的吸收带，并且这仍然是未来研究的主题。接下来，使用偏光显微镜测量iPS-三丙酸体系中的等温结晶速率（晶体线性生长速率）对过冷却程度的依赖性。此外，该系统中的平衡溶解温度是使用吉布斯-汤姆逊方程确定的。对这些实验数据的分析表明，该体系中聚合物-溶剂相互作用相对较小，并且克莱默扩散极限不成立。该结果与之前通过热分析测量结晶速率的结果定性一致。关于形态，在30至80K的过冷范围内，没有形成球晶，并且观察到无序的类红铁矿晶体。此外，还发现等温结晶过程中晶体尺寸的时间演化曲线不能很好地用Avrami方程表达，需要进行考虑溶液浓度的时间依赖性的分析。