偏光ラマン分光法を用いた結晶性高分子材料のその場３次元配向評価

使用偏振拉曼光谱对结晶聚合物材料进行原位三维取向评估

基本信息

批准号：
16J00528
负责人：
木田拓充
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

。今年度は、高分子材料の物性を左右する構造パラメータである分子量や分子量分布、分岐構造が異なるHDPEを用いることで、これらの構造の違いが分子配向挙動に与える影響を評価した。いずれの試料ともに、一軸延伸過程で試料の不均一変形(ネッキング)が開始すると同時に、分子鎖が延伸方向ではなく、延伸方向に対して30-60°程度傾いた方向へと配向する挙動が確認できた。これは、同じく結晶性高分子材料であるイソタクチックポリプロピレンにも共通して観察されており、高い結晶度を有する結晶性高分子材料特有の分子配向挙動であると考えられる。試料の不均一変形が終了すると、分子配向状態は試験片幅方向および厚み方向にはほぼ均一であり、延伸方向に対して分子鎖が配向する一軸配向挙動を示した。また、分子量が低い試料、もしくは分子量分布が広い試料ほど分子鎖が延伸方向へとより高度に配向することがわかった。分子量は主に結晶ラメラのサイズに影響を与えており、分子量が低い試料ほど結晶ラメラのサイズが小さくなるため、延伸方向への分子配向が促進される。一方、分子量分布が異なるHDPEはいずれも結晶ラメラのサイズがほぼ等しいが、分子量分布が広い試料ほど結晶ラメラを繋ぐタイ分子の量が増加した。これらのタイ分子は結晶間の応力伝播素子として働くため、分子鎖が延伸方向へとより高度に配向したと考えられる。また、短鎖および長鎖分岐を有する一部のHDPE試料は一軸延伸過程において、一部の分子鎖が試験片幅方向及び厚み方向へと配向する特異的な配向挙動を示した。このような配向挙動は、本研究で開発した3次元配向評価法ではないと検知できないものであり、今後は分岐の数や分布の情報を参考にし、このような特異的な配向挙動のメカニズムを構造論的に解明することに取り組む予定である。

。今年，通过使用具有不同分子量、分子量分布和支化结构（影响聚合物材料物理性能的结构参数）的 HDPE，我们评估了这些结构差异对分子取向行为的影响。对于这两个样品，已证实在单轴拉伸过程中样品开始不均匀变形（颈缩）的同时，分子链不是沿拉伸方向取向，而是沿倾斜约 30-60 度的方向取向。我能够做到这一点。这在也是结晶聚合物材料的等规聚丙烯中也常见，并且被认为是具有高结晶度的结晶聚合物材料所特有的分子取向行为。当样品的不均匀变形完成时，分子取向状态在样品宽度方向和厚度方向上几乎是均匀的，并且表现出分子链相对于拉伸方向取向的单轴取向行为。此外，发现样品的分子量越低或样品的分子量分布越宽，分子链在拉伸方向上的取向度越高。分子量主要影响片晶尺寸，样品分子量越低，片晶尺寸越小，有利于分子在拉伸方向上的取向。另一方面，具有不同分子量分布的HDPE均具有大致相同尺寸的晶体片层，但具有较宽分子量分布的样品具有增加数量的连接晶体片层的连接分子。由于这些连接分子充当晶体之间的应力传播元件，因此认为分子链在拉伸方向上具有更高的取向。此外，一些具有短链和长链支化的HDPE样品在单轴拉伸过程中表现出特定的取向行为，其中一些分子链在样品的宽度方向和厚度方向上取向。这种定向行为如果没有本研究开发的三维定向评估方法就无法检测到，未来我们将利用分支的数量和分布信息作为参考来研究这种特定定向行为的机制。计划从结构角度努力阐明这一点。