多様な高分子配向非晶構造の作成及び解析とその結晶化挙動

高分子材料の分子配向下での非晶構造に関する詳細な知見を得ることは、高分子構造論のみならず、延伸・配向結晶化など実用的な成形プロセスの観点からも重要である。本研究では、配向非晶構造の性質を支配する主要な因子を抽出することを目的として広範な条件の下で配向非晶構造を有する原試料を作製するとともに、その構造解析と熱処理下での応答挙動の測定などから、非晶構造の多様性に関する詳細な解析を試みた。ポリエチレンテレフタレート(PET)を用い、通常の高速紡糸法(STD)に加え、ポリスチレン(PS)と芯鞘型に複合して高速紡糸した後PS成分を溶解除去する複合紡糸法(CORE)や、紡糸線上への液浴の設置による急冷高速紡糸法(LIB)により繊維をを作製した。紡糸過程の動力学を制御することにより、得られた繊維は著しく異なる複屈折を示した。また、蛍光顕微鏡により評価した二次の配向係数を複屈折の結果と比較したところ、高配向域では複屈折法の方が蛍光法に比べ高い二次配向係数を示すことが明らかになった。高速域で紡糸し配向結晶化した繊維が上述の傾向を示すのは、蛍光法では非晶相の配向度が選択的に評価されるとの従来の考え方で解釈できるが、紡糸線上で急冷した非晶性の試料についても同様の傾向がみられ、この結果より自己蛍光の強度が単なる結晶、非晶の区別のみでなく、配向分子の凝集状態によっても変化する可能性が示唆された。引張試験により求めた分子の絡み合いにより形成される網目の延伸比λと複屈折の関係において、あるλに対し、LIB、STD、COREの各紡糸法で得た試料の順に複屈折が低下していた。これは、紡糸線上で急冷を伴って延伸される場合は局所的な分子配向の緩和が起こりにくいのに対し、複合紡糸ではPS成分との相互作用でPETの配向緩和が起こりやすかったためと推定した。

高分子材料の分子配向下での非晶構造に関する詳細な知見を得ることは、高分子構造論のみならず、延伸・配向結晶化など実用的な成形プロセスの観点からも重要である。本研究では、配向非晶構造の性質を支配する主要な因子を抽出することを目的として広範な条件の下で配向非晶構造を有する原試料を作製するとともに、その構造解析と熱処理下での応答挙動の測定などから、非晶構造の多様性に関する詳細な解析を試みた。ポリエチレンテレフタレート(PET)を用い、通常の高速紡糸法(STD)に加え、ポリスチレン(PS)と芯鞘型に複合して高速紡糸した後PS成分を溶解除去する複合紡糸法(CORE)や、紡糸線上への液浴の設置による急冷高速紡糸法(LIB)により繊維をを作製した。紡糸過程の動力学を制御することにより、得られた繊維は著しく異なる複屈折を示した。また、蛍光顕微鏡により評価した二次の配向係数を複屈折の結果と比較したところ、高配向域では複屈折法の方が蛍光法に比べ高い二次配向係数を示すことが明らかになった。高速域で紡糸し配向結晶化した繊維が上述の傾向を示すのは、蛍光法では非晶相の配向度が選択的に評価されるとの従来の考え方で解釈できるが、紡糸線上で急冷した非晶性の試料についても同様の傾向がみられ、この結果より自己蛍光の強度が単なる結晶、非晶の区別のみでなく、配向分子の凝集状態によっても変化する可能性が示唆された。引張試験により求めた分子の絡み合いにより形成される網目の延伸比λと複屈折の関係において、あるλに対し、LIB、STD、COREの各紡糸法で得た試料の順に複屈折が低下していた。これは、紡糸線上で急冷を伴って延伸される場合は局所的な分子配向の緩和が起こりにくいのに対し、複合紡糸ではPS成分との相互作用でPETの配向緩和が起こりやすかったためと推定した。