Elucidation of formation mechanism of aggregates consisting of nanostructures in soft materials

阐明软材料中纳米结构聚集体的形成机制

• 批准号: 22K03548
• 负责人: 小西 隆士
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03548/
• 关键词: 高分子; 結晶化; 凝集体; シンジオタクチックポリプロピレン; 高分子結晶化; 小角X線散乱; 結晶成長

申請者はこれまでの研究で結晶性高分子の一つであるポリトリメチレンテレフタレート（PTT）の深い過冷却度での結晶化過程において、数nmの微結晶による凝集体形成過程の存在を明らかにしてきた。しかし、この機構は従来の結晶化モデルでは説明がつかない。また、多くのソフトマテリアルにおいても、ナノ構造による凝集体の形成メカニズムはいまだ共通の問題として存在している。そこで、これらの物質に対してナノ構造の凝集体の形成・破壊過程を、X線散乱法を主とした測定・解析を行うことで、「ソフトマテリアルに共通するナノ構造の凝集体形成メカニズム」を解明することを目指している。本年度は結晶性高分子の一つであるシンジオタクチックポリプロピレン（sPP）のガラス転移温度近傍での等温結晶化過程について小角X線散乱（SAXS）測定、広角X線回折（WAXD）測定、光学顕微鏡観察を行った。その結果、結晶化初期に密度ゆらぎが発現することをSAXSにより明らかにし、これらのゆらぎは微結晶の凝集体形成によるものであることを明らかにした。また、SAXS曲線の時間変化からその成長キネティクスは均一核生成－成長型であることを明らかにし、より高温で起こる球晶の成長速度依存性と同様のパラメータに一致することを明らかにした。これらの結果は、以前、申請者が明らかにしたPTTの微結晶凝集体形成機構と同様の結果となっており、高分子におけるガラス転移温度付近での微結晶形成を伴う結晶化機構は高分子全般に適用できる可能性がある。本成果は結晶化メカニズムを理解する上で非常に重要な結果となりうる。

The applicant has studied the crystallization process of crystalline polymers, the existence of microcrystals of several nm, and the formation of aggregates. The mechanism of crystallization is explained in detail. The common problem is that there are many problems in the formation of aggregates. For example, the X-ray scattering method is used to determine the formation of aggregates. This year, the isothermal crystallization process of crystalline polymers in the vicinity of temperature shift (sPP) was measured by small angle X-ray scattering (SAXS), wide angle X-ray reflection (WAXD) and optical microscopy. As a result, the density of the initial crystallization phase was reduced to 100%, and the crystallization phase was reduced to 100%. The time variation of SAXS curve and the growth rate dependence of spherulites are different from each other. The results of this study are as follows: 1. The crystallization mechanism of PTT is suitable for all kinds of polymers. This result is very important for understanding crystallization.

项目成果

シンジオタクチックポリプロピレンの結晶化初期過程に起こる 密度揺らぎのキネティクスVI

间规聚丙烯VI初始结晶过程密度波动动力学

• 发表时间: 2023
• 作者: Daisuke Tadokoro;Takashi Konishi;Koji Fukao;and Yoshihisa Miyamoto;小西隆士・田所大輔・深尾浩次・宮本嘉久
• 通讯作者: 小西隆士・田所大輔・深尾浩次・宮本嘉久

Lamellar crystallization of poly(trimethylene terephthalate)

聚对苯二甲酸丙二醇酯的层状结晶

• DOI: 10.1038/s41428-023-00777-6
• 发表时间: 2023
• 期刊: Polymer Journal
• 影响因子: 2.8
• 作者: Daisuke Tadokoro;Takashi Konishi;Koji Fukao;and Yoshihisa Miyamoto
• 通讯作者: and Yoshihisa Miyamoto

シンジオタクチックポリプロピレンの結晶化初期過程に起こる密度揺らぎのキネティクスV

间规聚丙烯V初始结晶过程密度波动动力学

• 发表时间: 2022
• 作者: Daisuke Tadokoro;Takashi Konishi;Koji Fukao;and Yoshihisa Miyamoto;小西隆士・田所大輔・深尾浩次・宮本嘉久;小西隆士・田所大輔・深尾浩次・宮本嘉久
• 通讯作者: 小西隆士・田所大輔・深尾浩次・宮本嘉久

Crystallization with Nodular Aggregation near the Glass Transition Temperature for Syndiotactic Polypropylene

间规聚丙烯在玻璃化转变温度附近的结节状聚集结晶

• DOI: 10.1021/acsmacrolett.2c00666
• 发表时间: 2023
• 期刊: ACS Macro Letters
• 影响因子: 7.015
• 作者: Takashi Konishi;Ken Taguchi;Koji Fukao;Noriaki Takagi;and Yoshihisa Miyamoto
• 通讯作者: and Yoshihisa Miyamoto

メルト及びガラス状態からの高分子結晶化過程における微結晶凝集体の形成キネティクスについて

聚合物从熔融态到玻璃态结晶过程中微晶聚集体的形成动力学

• 发表时间: 2022
• 作者: Daisuke Tadokoro;Takashi Konishi;Koji Fukao;and Yoshihisa Miyamoto;小西隆士・田所大輔・深尾浩次・宮本嘉久;小西隆士・田所大輔・深尾浩次・宮本嘉久;小西隆士，田所大輔，田口健，深尾浩次，宮本嘉久
• 通讯作者: 小西隆士，田所大輔，田口健，深尾浩次，宮本嘉久