法線応力測定による高分子溶液のずり誘起相転移の検討

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本研究ではずり流動誘起相分離を起こす高分子溶液について、法線応力測定を中心に均一及び相分離状態で粘弾性測定を行い、それを基に流動誘起相転移が起こる場合の粘弾性の変化を調べるとともに、流動光散乱測定も行い、高分子溶液のずり流動誘起相転移について考察することを目的とした。用いた試料は、ポリスチレン(PS)(分子量約130万)とポリα-メチルスチレン(PAS)(分子量約180万)である。溶媒はPSにはジオクチルフタレート(θ温度約22℃)を、PASにはn-ウンデシルアニシテート(θ温度約33℃)を用いた。各溶液の相分離温度は曇点測定により決定した。均一及び相分離状態の粘弾性、特に第一法線応力差N_1のずり速度依存性は、それぞれ単一高分子系(線形領域ではずり速度の2乗)及び二相の粘度が等しい非相溶液体混合系(ずり速度の1乗)と同様であった。相分離点近傍の相溶状態で、非線形領域に入りずり速度を増加させていくと流動誘起相分離が起きた。この場合のN_1のずり速度依存性は、始めは線形挙動であったのが非線形領域に入ってしだいに小さくなり、均一系には見られない殆ど変化しなくなる領域が現われた後、ずり速度の1乗に比例する領域が現れた。対応する流動光散乱は現状では定量的な議論ができるだけの精度が得られていない。定性的にはN_1が殆ど変化しなくなる領域が始まるあたりで散乱が強くなり(わずかに濁り始め)、1乗に比例する領域では完全に白濁することが観察された。即ち、ずり速度を上げてずり流動誘起相分離が起き、系全体に渡って濃厚相が分散してくると非相溶液体混合系と同様にN_1がずり速度の1剰に比例するようになったと考えられる。