微小領域熱分析の基礎と高分子の結晶成長・ガラス転移への応用

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結晶形態の観察、成長速度、非晶相における分子運動ダイナミクスの測定、計算機シミュレーションより、構造形成過程・ガラス転移について考察した。原子間力顕微鏡(AFM)、白金抵抗型走査熱顕微鏡を用いて、アイソタクチックポリスチレン単結晶、球晶の形態を観察し、微小領域熱分析法により、局所的なガラス転移点、融点の測定を行った。得られたデータの物理的解釈や実験手法の応用についての研究を進めた。アイソタクチックポリスチレンの薄膜にっいては電子顕微鏡観察(EM)、原子間力顕微鏡により結晶化条件と成長速度、結晶形態との関係を調べた。EM、AFMより結晶成長速度の過冷却度依存性は薄膜の厚さに逆比例する値で記述されること、結晶化温度の低下共に拡散が支配的なるような結晶形態をとることを明らかにし、その変化は結晶周囲の薄膜の厚さ勾配によって引き起こされる不安定性であることを示した。結晶化のカイネティクスを支配する因子の1つである主緩和、ガラス転移と高分子薄膜の膜厚との関係を非晶質ポリスチレンについて誘電緩和により測定し、α過程の緩和率が膜厚の低下とともに増加すること、ガラス転移点、Vogel温度が分子量依存性を持つことを見出した。また、主緩和温度がポリ酢酸ビニルの場合は膜厚の減少とともにゆっくり減少すること、ポリメチルメタクリレートの場合はある臨界の厚さから急激に減少することを見いだした。