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架橋ポリマーアロイ／フィラー複合材の反応誘起型相分離とフィラー界面配列の熱力学

交联聚合物合金/填料复合材料中反应诱导相分离和填料界面排列的热力学

基本信息

批准号：
21H01640
负责人：
岸肇
金额：
$ 10.98万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

エポキシ（Ep）重合前は相溶していたポリエーテルスルホン（PES)がエポキシ/アミン反応（高分子化）のため相分離し、Epリッチ相とPESリッチ相を形成する。予め均一分散させたフィラーは、硬化樹脂中にてフィラー種に依存し選択配置場所が異なった。すなわち、ビニルシラン処理シリカはEpリッチ相に配置され、一方、ビニルシラン処理アルミナはEpリッチ相側から移動したように相分離界面付近に配列した。フィラー種により選択配置場所が変化した理由を探るべく、フィラーと反応過程のEp成分のハンセン溶解度パラメータHSPを求め、反応過程での成分間相互作用の変化を考えた。ビニルシラン処理シリカは、相分離直後のEpリッチ相とのHSP距離がPESリッチ相と比べて短く、すなわちEpリッチ相の方がPESリッチ相よりも親和性が高い。そのため、相分離後のシリカ粒子はEpリッチ相に分散した状態でゲル化し、硬化樹脂中のEpリッチ相内に配置されたと考えた。一方でビニルシラン処理アルミナは、シリカと比較するとマトリックス両成分とのHSP距離が同等程度に遠く親和性は高くないが、相分離開始段階では、PESリッチ相より分子量が相対的に小さく混合の自由エネルギーが低いEpリッチ相側に選択配置したと思われる。但し、Ep/アミン反応進行（分子量増加）につれEp相の相互作用半径は小さくなり、アルミナ粒子とEpリッチ相のRED（HSP距離をEp相の相互作用半径で割った値）が上昇する。つまり、Ep重合反応に伴いアルミナ粒子とEpリッチ相との混合の自由エネルギーが増加し、アルミナ粒子はEpリッチ相から排除される方向に移動する。一方、硬化温度（150℃）よりTgが高いPESリッチ相はEpリッチ相より先にガラス化し、Epリッチ相から外側へ移動したアルミナ粒子はPESリッチ相との界面付近で動けなくなり硬化に至ると考えた。

The phase separation of the polymer before the overlap of the polymer and the PES phase formation For uniform dispersion, the hardening resin depends on the selection of the configuration site. The phase separation interface is configured to move from one side to the other. The reason for the change of the configuration site of the reaction process is discussed. The solubility of the Ep component in the reaction process is discussed. The interaction between the components in the reaction process is discussed. The HSP distance between PES and phase separation is shorter than that between PES and phase separation. After the phase separation, the particles are dispersed in the Ep phase and arranged in the hardened resin. The HSP distance of each component is equal, the affinity is high, the phase separation begins, the phase separation begins, the molecular weight is small, the free mixture is low, the phase separation is high, and the HSP distance of each component is equal. However, the Ep/Ep phase reaction proceeds (molecular weight increases), and the interaction radius of the Ep phase decreases, and the RED of the Ep phase (HSP distance) increases. Ep overlap, particle overlap, phase overlap, One side, hardening temperature (150℃) Tg High PES Phase