ポリテトラフルオロエチレン結晶の温度·圧力相図と転移点周辺の熱容量:高圧acカロリメーターによる研究

摘要

The heat capacity of polytetrafluoroethylene(PTFE)crystal around the phase transition temperatures have been measured with a new type of high pressure ac calorimeter developed in the authors’laboratory.A temperature-pressure phase diagram was proposed.The phase II undergoes the phase transitions on the heating process to the phase IV (0.1-ca.200MPa),the phase I(ca.200-ca.400 MPa),the phase I,(ca.400-ca.500MPa) and the phase III(higher than ca 500MPa).At pressures lower than 200MPa the phase IV further changes to the phase I.Based on the temperature dependence of the heat capacity the phase transitions from the phase II to the phases IV,I and I’were attributed to the order-disorder type.The structure of the phase diagram suggested that the phase I and the phase I’were thermodynamically close to each other.This was consistent with the vanishing of the boundary between the phase I and phase I’in the middle of the region of the phase I.The temperature dependence of the heat capacity around the phase transition to the phase III was notably different from the transitions to the phase IV，I and I'.Nature of the phase III was discussed in comparison with the high pressure phase of polyethylene.%著者らの研究室で開発した高圧acカロリメーターを用いて，PTFE結晶の固相転移温度近傍で熱容量測定を行った結果について述べた。500MPa以下でII相を低温相とする転移は，回転自由度と分子形態に関する，秩序·無秩序型の転移として理解することができる。これらの転移に共通した特徴は，無秩序化することによるエントロピー増に上限があることで，そのために低温相よりも高温相の熱容量が小さくなっている。I-I’境界は相転移である可能性があるが，I相とI'相は互いによく似た相であり，圧力低下によって相境界が消失している可能性がある。500MPa以上の相転移は，500MPa以下とは大きく異なっている。特にII-III転移は，PEの斜方晶から高圧相への転移とも異なる特徴があることを指摘した。はじめに述べたように，PTFEは単純な分子構造でありながら，いろいろなタイプの相転移を持っ興味深い物質である。熱容量測定は，貴重な情報を与える有用な研究法である。