高分子中でのイオンー双極子相互作用に着目した革新的材料創製

专注于聚合物中离子偶极相互作用的创新材料创造

• 批准号: 22H02138
• 负责人: 山口 政之
• 金额: $ 10.32万
• 依托单位: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02138/
• 关键词: 高分子レオロジー; 成形加工; ポリマーブレンド; レオロジー

高分子固体中で生じる分子間の静電相互作用を調べるためのモデル材料を検討した。種々のポリマーおよびブレンド材料を探索し、ポリ乳酸（PLA）とポリビニルアルコール（PVA)のブレンドが適切であると判断した。このブレンド系は、異種ポリマー間に強い静電相互作用が生じ、それによって混合物の高次構造が決定づけられる。2022年度はまず塩を添加せずに、単純ブレンドの構造と性質に関する知見を深めるための研究を実施した。溶融粘弾性、結晶化挙動、固体構造と物性などの基礎的な実験を行ったところ、PVAがわずかながらPLAの結晶核剤として作用し、PVA表面からPLAのトランスクリスタルが成長するという新しい事実が判明した。さらに、流動場を与えて急冷固化したブレンド物はPLAの結晶化をほとんど生じないものの、それを熱処理すると、配向したPVA分散相からPLAのトランスクリスタルが成長することを確認した。その結果、熱処理によって流れ方向に膨張するという極めて稀な現象を生じることが判明した。このような現象は厳密な寸法制御を必要とする多くのプラスチック成形体にとって新たな材料設計指針となりえることから、工業的意義の深いものである。そこで、本現象の発現機構に関してさらに追及したところ、PVAを添加しなくても、PLAに適切な流動履歴を与えることで、同様の現象を確認することができた。これは流動場でPLAの伸び切り鎖結晶が成長するために生じる現象であり、一般的な成形加工方法への適用が可能である。

Electrostatic interactions between molecules generated in polymer solids are investigated. A new type of polymer material is proposed. The higher-order structure of the mixture is determined by the strong electrostatic interaction between the two species. In 2022, the research on the structure and properties of the new materials was carried out. Melting viscosity, crystallization behavior, solid structure and physical properties of the base of the process, PVA has been found to have a role in the crystallization of PLA nuclei, PVA surface has been found to have a role in the growth of PLA particles. In addition, the flow field and quenching solidification of PLA were confirmed by heat treatment, alignment and PVA dispersion phase. As a result, the heat treatment flow direction is expanded, and the phenomenon of dilution is identified. This phenomenon is closely related to the need for legal control. Many new materials are designed for new materials. The significance of industry is profound. The mechanism for the discovery of this phenomenon is related to the addition of PVA to the PLA and the identification of the same phenomenon. This phenomenon of PLA crystal growth due to stretch and shear in the flow field is applicable to general forming methods.

项目成果

Anomalous Postprocessing Dimensional Change of Injection-Molded Products Composed of Poly(lactic acid) and Poly(vinyl alcohol)

• DOI: 10.1021/acsapm.2c02155
• 发表时间: 2023-02
• 期刊: ACS Applied Polymer Materials
• 影响因子: 5
• 作者: M. Yamaguchi;Wen Shu;Takeyoshi Kimura;Hoang-Giang Dai Vo;Takumitsu Kida;Toyoichiro Mori;Makoto Kitani;Norifumi Aridome;Akira Miyamoto

Effect of shear flow on crystallization behavior of poly(lactic acid)

剪切流对聚乳酸结晶行为的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: G.H. Vo;K. Janchai;T. Kida;M. Yamaguchi
• 通讯作者: M. Yamaguchi