高分子フィルムに対する有機溶媒の優先透過および吸蔵現象

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高分子isotactic poly(4-methyl-1-pentene) (P4MP1)のアズキャストフィルムが様々な溶媒を吸収・透過することを我々は見出し、本研究では透過および吸蔵について調べた。透過選択性については論文がまだ公表されていないので、本研究の１年目で明らかにした吸蔵特性について以下で述べる。メルトプレスしたP4MP1フィルムをアニール・延伸することで配向フィルムを得ることができ、これを用いて２次元広角・小角Ｘ線回折をSPring-8のBL40B2にて計測した。その結果、1978年にKusanagiらが見出しているように、結晶には鎖間方向に散漫な散乱が観測され、この方向のdisorderが示唆された。更に本来なら消滅則により観測されないはずの001ピークが観測されており、安定な結晶構造から歪んでいることが示唆された。この歪は、P4MP1が嵩高い側鎖を持つために、結晶域の鎖間に空隙が生じてしまい、結晶構造を歪ませることで空隙を減らす方向に安定化していることを示している。更に、溶媒を吸蔵することで、001ピークが概ね消失し、鎖間方向の散漫散乱が軽減された。これは、空隙に分子が入ることで本来の結晶構造を取るようになったことを示唆している。これらの結果は、通常、物質中に空隙を作ることは不安定であり、P4MP1は高分子であることと、側鎖が嵩高いが完全にdisorderするほどに嵩高くないために自然に空隙を有する結晶が創成されていることを示唆している。P4MP1と類似の特性を示すsyndiotactic polystyrene (SPS)においては、空隙を有するδ_e型の結晶構造は最安定ではないのに対して、P4MP1は空隙を有する結晶構造が最安定であり、更に大面積のフィルムを安定的・簡易に得ることができることが、透過選択性を研究する上での大きな利点であることが分かった。