モデル高分子網目のひずみエネルギー密度関数の解析

模型聚合物网络应变能密度函数分析

• 批准号: 09750990
• 负责人: 浦山 健治
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto University
• 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: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750990/
• 关键词: 高分子ゲル; ゴム弾性; 膨潤; 高分子網目; 小角散乱; エラストマー; モデル高分子網目

高分子網目構造が発現するゴム弾性を分子論的見地から検討する、すなわち網目のトポロジーとゴム弾性の相関を解明することを目的とし、末端架橋法によって架橋点間の分子量および分岐度が高度に制御された試料の力学測定および構造解析を行った。一次高分子鎖として、一連の分子量のポリジメチルシロキサン(PDMS)を用いた。オリゴマー領域の低分子量から高度の絡み合いを形成する高分子量までのPDMSから作製された各ゲルを良溶媒中で膨潤させ、小角X線散乱法によって、ゲルの構造の一次高分子鎖の分子量依存性を調べた。ゲルの散乱曲線は、架橋前に一次鎖が絡み合っているグループと絡み合っていないグループの2種に大別された。この結果は、架橋前に絡み合いが形成されている系から作製されるゲル網目のメッシュサイズは、架橋点間の網目鎖のサイズではなく絡み合い点間の距離であることを示唆している。また、分子量が10倍以上異なる長短2種の一次鎖の混合物から作製されるゲル、すなわち架橋点間の分子量分布が2ピークあるようなゲルの構造の混合比依存性も調べた。ゲルの高次構造の混合比依存性を、網目のメッシュサイズが分子鎖の絡み合いによって主に支配されていること、および長距離構造へのclosed shortest circuit conceptの適用、に着目することにより系統的に説明した。分子量が10万程度の高分子量のPDMSを低濃度溶液中で末端架橋し、生成したゲルから溶媒を完全除去することにより作製される脱膨潤ゲルが、現存のエラストマーとしては最高の伸長性を示すことを明らかにした。この超高伸長性は、低濃度での架橋により、破断の因子の一つである網目構造中の高分子鎖同士のからみあいの数が減少していること、および脱膨潤時の体積減少が大きいため未変形時の網目鎖の両末端間距離が減少していること、に起因する。

Polymer mesh structure が 発 now す る ゴ ム 弾 sex を molecular theory of insight か ら beg す 検 る, す な わ ち mesh の ト ポ ロ ジ ー と ゴ ム 弾 sex の phase masato を interpret す る こ と を purpose と し, bridging end に よ っ て bridging point between の molecular weight お よ び branching degree が highly に suppression さ れ た sample の mechanics お よ び structure line を っ た. Primary polymer locking と て て, continuous <s:1> molecular weight <e:1> ポリジメチ シロキサ シロキサ <e:1> (PDMS)を uses と た. オ リ ゴ マ ー field の low molecular weight か ら highly の collaterals み close い を form す high molecular weight ま る で の PDMS か ら cropping さ れ た each ゲ ル を で in good solvent swelling さ せ, small Angle X-ray scattered に よ っ て, ゲ ル の tectonic の a lock の polymer molecular weight dependence を adjustable べ た. ゲ ル の scattered curve は, bridging に before a lock が collaterals み close っ て い る グ ル ー プ と collaterals み close っ て い な い グ ル ー プ の two に comparing さ れ た. こ の results は, bridging the former に collaterals み close い が form さ れ て い る department か ら cropping さ れ る ゲ ル mesh の メ ッ シ ュ サ イ ズ は, bridging between の mesh lock の サ イ ズ で は な く collaterals み close い の distance between point で あ る こ と を in stopping し て い る. ま た, molecular weight が 10 times more different な る length two の a lock の mixture か ら cropping さ れ る ゲ ル, す な わ ち bridging が の between molecular weight distribution for 2 ピ ー ク あ る よ う な ゲ ル の dependency structure の blends も adjustable べ た. ゲ ル の high order structural dependence を の blends, mesh の メ ッ シ ュ サ イ ズ が molecular lock の collaterals み close い に よ っ て main に dominate さ れ て い る こ と, お よ び long-distance structure へ の closed shortest circuit concept, に の apply the eye す る こ と に よ り system に illustrates し た. Molecular weight が の 100000 degree high molecular weight の PDMS を で in low concentration solution at the end of the bridge し, generate し た ゲ ル か ら solvent を completely remove す る こ と に よ り cropping さ れ る swelling off ゲ ル が, existing の エ ラ ス ト マ ー と し て は highest の tensibility を shown す こ と を Ming ら か に し た. こ の high elongation, low concentration で sex は の bridging に よ り, breaking a つ の factor の で あ る の polymer in the mesh structure with lock and の か ら み あ い の reduced が し て い る こ と, お よ び to take off the swelling is reduced in volume の が big き い た め not - shaped の mesh lock の struck at the end of the distance between the が reduce し て い る こ と, cause に す る.

项目成果

T.Kawamura et al.: "Structure & mechanical properties of bimodal PDMS networks in the swollen state" Materials Science Research International. 4・2. 113-116 (1998)

T. Kawamura 等人：“膨胀状态下双峰 PDMS 网络的结构和机械性能”材料科学研究国际 4・2（1998 年）。

浦山 健治: "Extensive Stretch of Polysiloxane Network Chains" European Physical Jouranl Part B. (印刷中). (1998)

Kenji Urayama：“聚硅氧烷网络链的扩展”欧洲物理期刊 B 部分（出版中）。

K.Urayama et al.: "Uniaxial elongation of deswollen polydimethylsiloxane networks with supercoiled structure" Polymer. 38・4. 955-962 (1997)

K. Urayama 等人：“具有超螺旋结构的消溶聚二甲基硅氧烷网络的单轴伸长”聚合物 955-962 (1997)。

K.Urayama et al.: "Formation Process of End-linked Networks by Gel Permeation Chromatography" J.Chem.Soc.,Faraday Trans.93・20. 3689-3693 (1997)

K.Urayama等人：“凝胶渗透色谱法的末端连接网络的形成过程”J.Chem.Soc.，Faraday Trans.93・20 3689-3693(1997)。

Kawamura et al.: "Equilibrium Swelling and Elastic Modulus of End-linked Polysiloxane Networks in Theta Solvent" NIHON REOROJI GAKKAISHI. 25・4. 195-196 (1997)

Kawamura 等人：“Theta 溶剂中末端连接的聚硅氧烷网络的平衡膨胀和弹性模量”NIHON REOROJI GAKKAISHI 25・4 (1997)。