ブロック共重合体のミクロ相分離構造の秩序化過程での「トンネル効果」の実験的検証

嵌段共聚物微相分离结构有序过程中“隧道效应”的实验验证

基本信息

批准号：
08751048
负责人：
櫻井伸一
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
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

スチレン-ブタジエン-スチレントリブロックポリマーのミクロ相分離構造の形態(モルホロジー)について、乱れたラメラ構造が熱処理によってしだいに秩序化し、最終的にはかなり高度に秩序化されるメカニズムの解明を目標に、研究を行なった。この目的のため、小角X線散乱実験、透過型電子顕微鏡観察によってモルホロジーの解析を行なった。また、粘弾性測定を行ない、流動外場下でのラメラ構造の秩序化に要する活性化エネルギーを算出した。その結果、ラメラ構造の秩序化に関する「トンネル効果」的なメカニズム、すなわち、ラメラの部分的融解と再結合による秩序化メカニズムを実験的に検証することができた。用いた試料の数平均分子量は6.3万、組成はスチレンの重量分率が0.56である。試料をメチルエチルケトン(MEK)に溶解させ、室温でMEKを徐々に蒸発させて測定試料フィルムを製膜した。この時、試料内部にはポリブタジエンシリンダー構造が形成されていることが確認された。本来、この試料では組成から判断すると、ラメラ構造が安定に存在すると考えられ、実際130°C以上での熱処理ではシリンダー構造からラメラ構造へと転移した。その過渡期に極端に波打ったラメラ構造が現われた。小角X線散乱実験、粘弾性測定によって求まる活性化エネルギーを比較検討した結果、本研究の対象である何の外部場もない場合のラメラ構造の秩序化に要するする活性化エネルギーが流動外場下でのラメラ構造の秩序化に匹敵するぐらい小さいことが証明できた。すなわち、流動外場下でのラメラ構造の秩序化は、ラメラの部分的破壊と再結合により起こっていることが定説になっているので、上記の証明は、何の外部場もない場合のラメラ構造の秩序化が類似の「トンネル効果」的メカニズム、すなわち、ラメラの部分的融解と再結合により起こっていることを間接的に示すものである。

关于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段聚合物的微相分离结构的形态，我们旨在阐明无序层状结构通过热处理逐渐变得有序并最终变得高度有序的机制进行了研究。为此，我们使用小角 X 射线散射实验和透射电子显微镜分析了形态。我们还进行了粘弹性测量并计算了在外部流场下排列层状结构所需的活化能。结果，我们能够通过实验验证片层结构有序化的“隧道效应”机制，即由于片层部分熔化和重组而产生的有序机制。所用样品的数均分子量为63,000，并且该组合物的苯乙烯重量分数为0.56。将样品溶解在甲基乙基酮(MEK)中，并在室温下逐渐蒸发MEK以形成测量样品膜。此时，证实在样品内部形成了聚丁二烯圆柱结构。本来，从组成来看，该样品被认为具有稳定的层状结构，事实上，在130℃以上的热处理下，圆柱形结构转变为层状结构。在过渡时期，出现了极其波状的层状结构。通过对小角X射线散射实验和粘弹性测量确定的活化能的比较研究，我们发现在没有任何外场的情况下有序层状结构所需的活化能，这是这项研究，证明了层状结构的有序性与层状结构的有序性相当。换句话说，流动外场下片层结构的有序化是通过片层的部分破坏和重组而发生的，这是一个公认的理论，因此上述证明可以应用于流动外场下片层结构的有序化。不存在任何外部场，这间接表明结构排序是通过类似的“隧道”机制发生的，即片层的部分熔化和重组。