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【24h】

放射光小角広角X練散乱および振動分光から眺めた高分子の等温結晶化現象における規則構造発展過程

机译:从同步辐射小角度广角X射线散射和振动光谱观察聚合物等温结晶现象中有序结构的演化过程

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摘要

結晶性高分子の溶融状態からの等温結晶化過程における規則構造発展の様子を,赤外スペクトル,広角および小角X線散乱高速測定データに基づき,分子レベルから結晶格子,高次組織に至るさまざまのレベルから検討した.対象としてイソタクチ、ソクポリプロピレン(iPP),ナイロン10/10,ポリオキシメチレン(POM)を選択した.iPPの場合,赤外スペクトルにおける臨界連鎖長の概念を利用し,融状態の中での規則的らせん鎖セグメントの形成ならびに成長過程を措いた.またSAXS,WAXDデータからは,規則的らせんセグメントが集合した孤立ドメインの生成,ドメインどうしの接近および相関の増大,そして,ついには積層ラメラ構造への発達と,らせん状分子鎖の形成と発達に平行して生じる高次構造の発展プロセスを明らかにした.ナイロン10/10の場合,溶融状態でも弱いながら水素結合がアミド基間で形成されており,等温結晶化が始まる時点で既に,水素結合で結ばれた分子鎖集合体が系全体にわたって不均一に形成されていることを明らかにし,iPPの場合との大きな相違点を指摘した.POMについては,伸びきり鎖結晶(ECC)や折れたたみ鎖結晶(FCC)の存在を敏感に反映する赤外バンドを利用し,ラメラ構造形成に至るプロセスの中でのFCCおよびECCモルホロジー発生の様子を観察するとともに,それが,親ラメラの間の非晶部分で起こる子ラメラの発生と強く関わっていることを明らかにした.%The evolution processes of regular structure in isothermal crystallization phenomena of crystalline polymers have been investigated from the viewpoints of molecular level, crystal lattice, and higher-order structure on the basis of time-dependent infrared spectral data and synchrotron small- (SAXS) and wide-angle X-ray scattering (WAXD) data. The polymers treated here were isotactic polypropylene (iPP), nylon 10/10 and polyoxymethylene (POM). In the case of iPP, the formation and growing processes of regular helical segments in the molten state are described by utilizing the concept of critical sequential length for infrared bands. Combination of these spectroscopic data with the SAXS and WAXD data clarifies the formation process of domains consisting of regular helical segments, the increment of correlation of neighboring domains, and the development of stacked lamellar structure, during which the remarkable growth of crystal lattices consisting of regular helices occurs in parallel. In the case of nylon 10/10, weak hydrogen bonds are formed between amide groups even in the molten state. Once the isothermal crystallization starts to occur, these more-or-less correlated domains built up by the hydrogen bonds are formed followed by the formation of crystal lattices consisting of relatively regular methylene segments. Such growth is quite different from the case of iPP crystallization. The study of POM is based on the observation of infrared bands intrinsic to the folded chain crystals (FCC) and extended chain crystals (ECC). From the time-resolved measurements of these infrared bands as well as the SAXS and WAXD in the isothermal crystallization process of POM, we clarified that the lamellar structure of FCC morphology is formed at first. Then some new lamellae are formed in between these original lamellae, resulting in the formation of ECC parts in which the regular helices pass through the several neighboring lamellae as taut tie chains.
机译:基于红外光谱,广角和小角X射线散射高速测量数据,我们研究了结晶聚合物在等温结晶过程中从分子水平到晶格及更高阶结构的有序结构的演变。我们从水平上进行了检查。我们选择了全同立构聚丙烯(iPP),尼龙10/10和聚甲醛(POM)作为目标。在iPP的情况下,通过使用红外光谱中的临界链长概念,考虑了熔融状态下规则螺旋链段的形成和生长过程。此外,SAXS和WAXD数据显示了形成规则螺旋段的孤立结构域的形成,结构域之间的邻近性和相关性的增加,最后是层状薄片结构的发展以及螺旋分子链的形成和发展。阐明了并行发生的高阶结构的发展过程。在尼龙10/10的情况下,尽管酰胺基团即使在熔融状态下仍较弱,但在酰胺基团之间形成氢键,并且在等温结晶开始时,由氢键连接的分子链聚集体在整个系统中变得异质。明确了它的形成,并指出了与iPP案的巨大差异。对于POM,使用了能灵敏地反映延伸链晶体(ECC)和折叠链晶体(FCC)的存在的红外波段,并且在导致薄片结构形成的过程中,FCC和ECC形态的出现。已阐明,这与在母层之间的无定形部分中发生的子层的产生密切相关。从分子水平,晶格和高阶结构的角度出发,研究了结晶聚合物等温结晶现象中规则结构的演化过程,该过程基于时间相关的红外光谱数据和同步加速器小(SAXS)和数据是等规聚丙烯(iPP),尼龙10/10和聚甲醛(POM)。在iPP的情况下,聚合物中规则螺旋段的形成和生长过程利用红外波段临界序列长度的概念来描述熔融态。这些光谱数据与SAXS和WAXD数据的结合,阐明了由规则螺旋段组成的畴的形成过程,相邻畴的相关性增量以及发展叠层结构的形成过程中,由规则螺旋组成的晶格显着平行生长。在尼龙10/10的情况下,即使在熔融状态下,酰胺基团之间也会形成弱氢键。一旦开始等温结晶,这些由氢键建立的或多或少的相关结构域就会形成,随后是这种生长与iPP结晶情况大不相同.POM的研究基于对折叠链晶体(FCC)和延伸链晶体(ECC)固有的红外波段的观察通过在POM的等温结晶过程中对这些红外波段以及SAXS和WAXD的时间分辨测量,我们澄清了首先形成FCC形态的层状结构,然后在它们之间形成了一些新的薄片。原始薄片,导致ECC零件的形成,其中规则螺旋作为紧密的领带链穿过几个相邻的薄片。

著录项

  • 来源
    《高分子論文集 》 |2009年第12期| 536-549| 共14页
  • 作者单位

    豊田工業大学大学院工学研究科極限材料専攻(〒468-8511 名古屋市天白区久方2-12-1);

    豊田工業大学大学院工学研究科極限材料専攻(〒468-8511 名古屋市天白区久方2-12-1);

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    (財)高輝度光科学研究センター(〒679-5148 兵庫県佐用郡佐用町光都1-1-1);

    (財)高輝度光科学研究センター(〒679-5148 兵庫県佐用郡佐用町光都1-1-1);

    (財)高輝度光科学研究センター(〒679-5148 兵庫県佐用郡佐用町光都1-1-1) 理化学研究所播磨研究所(〒679-5148 兵庫県佐用郡佐用町光都1-1-1);

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