Analysis of interfacial structure of polyacrylate and other substances

聚丙烯酸酯与其他物质的界面结构分析

基本信息

批准号：
19J14528
负责人：
松浦一喜
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ポリメタクリル酸メチル(Poly(methyl methacrylate): PMMA)のシリカナノ粒子界面における構造および界面物性への溶媒の影響について調査した。まず第一に、PMMAのシリカナノ粒子界面領域における性質や構造を明らかにすることを試みた。多量のシリカナノ粒子を添加したPMMA/シリカナノ粒子混合試料は薄膜試料を用いた従来法と比較し試料中における界面領域の体積割合が非常に大きいため、界面物性をより顕著に検出することができる。PMMA/シリカナノ粒子混合試料はPMMA単体よりも高い温度でガラス転移温度(Tg)を示した。このことは、シリカナノ粒子添加によりコンポジット中のPMMA鎖の分子運動性が制限されたことを意味している。また、この分子運動性の変化は側鎖のカルボニル基とシリカナノ粒子表面のシラノール基の物理的相互作用によるものであり、これによりPMMAの主鎖間距離が狭く、分子運動しにくい領域を形成している。PMMAはα位にメチル基が存在している構造であるため主鎖の回転運動が困難であり、相互作用により分子運動が部分的に束縛された高分子鎖が多数発生した結果、混合試料のTgが上昇したと考えられる。次に、PMMAおよび界面構造に対する溶媒の影響について調査した。PMMAは溶媒との相互作用により分子内相互作用が弱くなり、分子運動性が高い状態になる。溶媒を含んだPMMAから残留溶媒をTg以上の温度で取り除いた場合、溶媒を含まないPMMAのTgに近い値を示したが、室温で取り除いた場合はTgが大幅に低下した。室温でPMMAを乾燥させると、PMMAのTgは残留溶媒量の減少に伴い直線的に増加し、溶媒乾燥過程でTgが室温を越えると緩和が十分に進行することができない。その結果、室温で溶媒を除去するとPMMAと溶媒との相互作用による高運動性状態を反映した構造を取ると考えられる。

研究了溶剂对二氧化硅纳米粒子界面上聚甲基丙烯酸酯（PMMA）结构和界面特性的影响。首先，我们试图阐明二氧化硅纳米粒子界面区域中PMMA的特性和结构。与使用薄膜样品使用薄膜样品的常规方法相比，样品中界面区域的体积比非常大，并且可以更明显地检测到界面特性。混合PMMA/二氧化硅纳米颗粒样品在比单独的PMMA的温度更高的温度下表现出玻璃过渡温度（TG）。这意味着添加二氧化硅纳米颗粒会限制复合材料中PMMA链的分子迁移率。此外，分子迁移率的这种变化是由侧链上的羰基与硅纳米颗粒表面上的硅烷醇基团之间的物理相互作用引起的，这使PMMA的主要链距离变窄，从而创造了一个难以移动分子的区域。由于PMMA具有在α位置存在甲基的结构，因此很难旋转主链，并且由于发生了许多聚合物链的发生，其中由于相互作用而部分约束了分子运动，因此混合样品的TG增加了。接下来，研究了溶剂对PMMA和界面结构的影响。 PMMA由于与溶剂的相互作用而导致分子内相互作用弱，导致高分子迁移率的状态。当在TG高于TG的温度下从含溶剂的PMMA中除去残留溶剂时，该值接近无溶剂PMMA的TG，但是当在室温下将其去除时，TG显着降低。当PMMA在室温下干燥时，PMMA的TG随着残留溶剂的量减少而线性增加，并且在TG在溶剂干燥过程中TG超过室温时无法充分进行放松。结果，人们相信，当室温下除去溶剂时，该结构反映了由于PMMA和溶剂之间的相互作用而导致的高运动状态。