熱硬化性樹脂における初期ネットワーク形成と生成物の力学物性

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エポキシ樹脂はポリアミンや無水フタル酸などの硬化剤によって架橋し、不溶・不融となる。我々は硬化過程に注目し、弾性的・誘電的な研究を行った。特にTDR法(時間領域反射法)による測定系を組み上げてミクロな状態変化を調べると共に、横波弾性波による反射測定によってマクロな状態変化も調べ、比較を行った。図1にTDR法による測定波のパワースペクトルの変化を、図2に横波弾性波の反射強度を示す。硬化温度はいずれも30℃である。図1より、硬化が進行するにともなって全体的に高周波へシフトしているのが観測された。それは、60MHzと200MHzの極小点付近でより顕著である。このような変化は比較的早い10^3秒頃から起こっている。一方、図2において次第に反射強度が落ちているのは樹脂のゲル・ガラス化にともなって試料中へ横波弾性波が進入し易くなったためであり、その変化は10^4秒経過以後に顕著である。このように弾性的変化に対して高周波における誘電的変化は比較的早くから起こっていることが確認できた。誘電スペクトルの高周波へシフトには双極子の運動の高速化やゲル化によるなんらかの影響等が考えられる。また、硬化温度を高くした測定では、TDRにおけるパワースペクトルの変化は弾性の変化に比べて温度依存性が小さく、ミクロな変化がマクロな状態変化であるゲル・ガラス化と異なって進行することが分かった。