Nanoscale hierarchical structure at polymer adhesion interface

聚合物粘合界面的纳米级分级结构

• 批准号: 22K05247
• 负责人: 犬束 学
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05247/
• 关键词: 高分子; 吸着層; 接着; 界面; 中性子反射率法; 和周波発生分光法

本研究では，ガラスや金属などの無機固体と高分子との接着面における，官能基スケールの相互作用とナノスケールの吸着高分子鎖構造が，マクロスケールの接着強さにどのように紐づくかを階層的に理解し，高分子メルト接着剤やゴム状高分子の接着現象について学術的な基礎を確立することを目的として検討を進めた．具体的には，基板との相互作用の異なる2種類のモノマーから構成されるランダムコポリマー試料として，ポリビニルアルコール（PVA）およびこれを原料としてアセタール化率を制御したポリビニルブチラール（PVB),およびポリスチレン(PS)とポリ(2-ビニルピリジン)(P2VP)ランダムコポリマーを用いた．これらのコポリマーは，極性が低い成分と高い成分の２種類から構成されているため，この比率を変えることで，高分子と無機固体との相互作用を変化させることができると期待した．これらの高分子と，親水化処理した石英基板が接した界面における，吸着高分子鎖の構造を中性子反射率法により解析した．中性子反射率の解析から，基板との相互作用が弱い高分子では，緩く吸着したLoose鎖が，基板との相互作用が強い高分子では，強固に吸着したTight鎖が多く形成された構造を定量的に評価することができた．今後は，これらの吸着層構造解析の結果を，和周波発生分光に基づく界面分子振動スペクトルの解析により得られた界面分子配向状態および接着強さと比較することにより，官能基スケールの分子配向および相互作用がどのように吸着層構造に寄与し，ひいてはどのように接着強さに影響するかを明らかにする．

在这项研究中，我们将研究官能团尺度的相互作用和纳米级吸附的聚合物链结构如何与玻璃、金属和聚合物等无机固体之间的粘合表面的宏观粘合强度联系起来。这项研究的目的是了解这些问题。分层并为聚合物熔体粘合剂和橡胶类聚合物的粘合现象建立学术基础。具体来说，我们使用聚乙烯醇（PVA）作为由两种与基材具有不同相互作用的单体组成的无规共聚物样品，即使用聚乙烯醇（PVA）控制缩醛化速率的聚乙烯醇缩丁醛（PVB）和聚苯乙烯（PVB）。使用PS)和聚(2-乙烯基吡啶)(P2VP)的无规共聚物。由于这些共聚物由两种类型的组分组成，一种是低极性的，另一种是高极性的，我们期望通过改变这个比例，我们可以改变聚合物和无机固体之间的相互作用。使用中子反射法分析了这些聚合物和亲水化石英基板之间界面处吸附的聚合物链的结构。通过中子反射率的分析，我们量化了与基底相互作用弱的聚合物具有松散吸附的松散链，而与基底相互作用强的聚合物具有许多紧密吸附的紧密链的结构，我能够评估结果。今后，我们将把这些吸附层结构分析的结果与基于和频发生谱分析界面分子振动谱得到的界面分子取向状态和粘附强度进行比较，从而阐明官能团上的分子取向和相互作用。我们将阐明这种效应如何影响吸附层结构，进而影响粘合强度。

项目成果

Effect of Oligomer Segregation on the Aggregation State and Strength at the Polystyrene/Substrate Interface

低聚物偏聚对聚苯乙烯/基材界面聚集状态和强度的影响

• DOI: 10.1021/acsmacrolett.2c00062
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 7.015
• 作者: Inutsuka Manabu;Watanabe Hirohmi;Aoyagi Masaru;Yamada Norifumi L.;Tanaka Chisa;Ikehara Takayuki;Kawaguchi Daisuke;Yamamoto Satoru;Tanaka Keiji
• 通讯作者: Tanaka Keiji

Aggregation State and Strength at the Polystyrene/Substrate Interface Controlled by Oligomer Segregation

低聚物偏析控制聚苯乙烯/基材界面的聚集状态和强度

• 发表时间: 2022
• 作者: Inutsuka Manabu;Watanabe Hirohmi;Aoyagi Masaru;Yamada Norifumi L.;Tanaka Chisa;Ikehara Takayuki;Kawaguchi Daisuke;Yamamoto Satoru;Tanaka Keiji
• 通讯作者: Tanaka Keiji

和周波発生分光法を用いた熱可塑性樹脂/石英界面の分子配向分析

使用和频发生光谱法分析热塑性树脂/石英界面的分子取向

• 发表时间: 2022
• 作者: 犬束学;渡邊宏臣;青柳将
• 通讯作者: 青柳将