ポリマーネットワークの動的構造の解析によるゾル-ゲル転移の分子機構の研究

通过分析聚合物网络的动态结构研究溶胶-凝胶转变的分子机制

• 批准号: 06651060
• 负责人: 八木原 晋
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tokai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06651060/
• 关键词: 高分子; ネットワーク; 水; 動的構造; ゲル; ゾル-ゲル転移; 誘電緩和; 時間領域法

これまで高分子-水系で結合水の存在を時間領域法による誘電緩和測定から示唆してきた.本研究ではこの知見を利用し,高分子-水系のゾル-ゲル転移の分子機構を明らかにすることが目的である.このためには他に結合水,自由水,分子鎖運動,イオンの挙動などを明らかにすることが必要である.まず,PPO(ポリプロピレンオキサイド)の分子鎖運動を調べ,ネットワーク形成時と比較した.ネットワーク形成時の分子鎖運動では,架橋点近傍の束縛された運動と架橋点間のセグメンタル運動の運動性の違いが観測された.ネットワーク非形成時には,少なくともこれらが見分けられるほどの運動性の違いは観測されず,ノーマルモード理論で説明される大規模な高分子鎖の運動が観測された.高分子-水系の自由水の挙動はPVP(ポリビニルピロリドン)等の高分子を用いて調べた.その結果,結合水だけでなく,自由水の挙動も高分子鎖による影響を大きく受け,自由体積理論で解釈できることが判った.HPMC(ハイドロキシプロピルメチルセルロース)水溶液は熱可逆性のゲルで,転移点より高温側でゲル状態をとる.昇温とともに生じる粘度,DSCなどの物性の変化を詳細に調べたところ,ゲル化点より低温側で異常な振る舞いを示した.そこで分子レベルの挙動を得るため時間領域法を用いたところ,HPMC分子または結合水の運動をと自由水の運動を反映する緩和を観測できた.特に前者の緩和強度は他の物性と同じ温度領域で異常を示し,ゲル化前のミクロゲル形成の存在を思わすが,他の解釈として,イオンの介在する緩和過程が,相分離したゲル中で示す異常性の可能性もあり,さらに詳細な測定が必要とされる.今後はこの緩和のメカニズムを同定し,温度依存性からゲル化の分子機構を明確にしていく.

Youdaoplaceholder2 れまで polymer-water system で bound water <s:1> existence を time domain method による induced electrolysis softening determination て ら indicates て て た た. This study で は こ の knowledge use し を, polymer - drainage の ゾ ル - ゲ ル planning move の molecular organization を Ming ら か に す る こ と が purpose で あ る. こ の た め に は he に combined water, free water, molecular lock movement, イ オ ン の 挙 dynamic な ど を Ming ら か に す る こ と が necessary で あ る. ま ず, PPO (ポ リ プ ロ ピ レ ン オ キ サ イ ド) の molecular lock Motion を べ, ネ ッ ト ワ ー ク formed と compare し た. ネ ッ ト ワ ー ク formed の molecular lock movement で は, bridging point nearly alongside の bound さ れ た movement と bridge between point の セ グ メ ン タ ル movement の motility の violations い が 観 measuring さ れ た. ネ ッ ト ワ ー ク not formed に は, less な く と も こ れ ら が see points け ら れ る ほ ど の motility の violations い は 観 さ measurement れ ず, ノ ー マ ル モ ー で ド theory explain さ れ る large-scale な polymer lock の movement が 観 measuring さ れ た. Polymer - drainage の free water の 挙 dynamic は PVP (ポ リ ビ ニ ル ピ ロ リ ド ン) such as の polymer を with い て adjustable べ た. そ の as a result, the combined water だ け で な く, free water の 挙 dynamic も polymer lock に よ る を affected き く け, free volume theory で solution 釈 で き る こ と が convicted っ た. HPMC (ハ イ ド ロ キ シ プ ロ ピ ル メ チ ル セ ル ロ ー Youdaoplaceholder0) the thermal reversibility of aqueous solution ス ゲ で で,転 shift point よ <s:1> high-temperature side でゲ でゲ state をとる. Warming と と も に raw じ る viscosity, DSC な ど の property の - the detailed に adjustable べ を た と こ ろ, ゲ ル change point よ り low temperature side で abnormal vibration な る dance い を shown し た. そ こ で molecular レ ベ ル の 挙 dynamic を must る た め を time domain method with い た と こ ろ, HPMC molecular ま た は combined water の movement を と を free water の movement reflected す る ease を 観 measuring で き Youdaoplaceholder0. に the former の moderate intensity は の his property と で じ temperature field with abnormal を し, ゲ ル change before の ミ ク ロ ゲ ル form の を thought exists わ す が, he の 釈 と し て, イ オ ン の interface in す が る detente process, phase separation し た ゲ ル で す indicated in the abnormal sexual の possibility も あ り, さ ら に detailed な determination が necessary と さ れ る. In the future, the <s:1> <s:1> will be mitigated and メカニズムを will be determined to be <s:1>, the temperature dependence will be らゲ and equalized, and the molecular structure of <s:1> will be を and に て く く く will be clearly defined.

项目成果

K.Ichikawa: "Dielectric relaxation of amorphous poly(propylene oxide)s at gigahertz frequencies" Polymer. 35. 1166-1170 (1994)

K.Ichikawa：“千兆赫频率下无定形聚环氧丙烷的介电弛豫”聚合物。

Hitoshi Ohashi: "Gelation and Molecular Behavior of Hydroxypropylmethylcellulose" Rept.Progr.Polym.Phys.Japan. 37. 107-108 (1994)

Hitoshi Ohashi：“羟丙基甲基纤维素的凝胶化和分子行为”Rept.Progr.Polym.Phys.Japan。

Naoki Shinyashiki: "Dielectric Study of Water Structure in Polymer Solution" J.Phys.Chem.98. 13612-13615 (1994)

Naoki Shinyashiki：“聚合物溶液中水结构的介电研究”J.Phys.Chem.98。

新屋敷 直木: "TDR法による高分子-水系の動的構造に関する研究" 日本物理学会1994年秋の分科会概要集. 3. 546-546 (1994)

Naoki Shinyashiki：“使用 TDR 方法研究聚合物-水系统的动态结构”日本物理学会 1994 年秋季小组委员会摘要 3. 546-546 (1994)。