シシケバブ構造形成過程の解明 - yamagata...
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シシケバブ構造形成過程の解明 Analysis for Shish-‐kebab Forma4on Process
シシケバブ構造
Kebab(Folded chain crystal)
シシケバブ構造は繊維構造であり、 高強度・高弾性率材料の起源
Shish (Extended chain crystal)
シシケバブ構造は延伸や流動に伴って成長することが 知られているが、形成機構についてはほとんどわかっていない。
延伸プロセスの直接観察
Sample
重水素化ポリエチレン（分子量60万） 97wt% 高分子量ポリエチレン（分子量200万） 3wt％
高分子量成分の効果
Apparatus
小角中性子散乱（SANS)：SANS-‐U分光器（U-‐Tokyo, JRR-‐3) 小角X線散乱 （SAXS) ：BL15A (PF,KEK) 延伸装置 ：自作 延伸速度 6 um/s, 温度125 °C
中性子で コントラスト
BL15A SAMS-‐U
Results
SANS
SAXS
RD 1.0 1.8 2.4 4.4 8.0
0.5 nm-1
0.5 nm-1
2次元散乱プロファイルの延伸比依存性
ラメラ構造の配向
配向したラメラ構造の Fragmenta4onプロセス
ラメラ構造が Shishにmerge するプロセス
等方的な結晶だったものが 1.延伸によってラメラ構造が配向するプロセス 2.Kebabの散乱が広がるラメラ構造がFragmenta4onするプロセス 3.Kebabが消えていくMergeプロセス の三つのプロセスがあることがわかる。
シシケバブ構造の精密解析 Precise Analysis for Shish-‐kebabs
シシケバブ構造
超高分子量成分を混ぜると「配向構造」が形成しやすくなることが 知られている。しかし、近年低分子量成分の方が配向しやすい という報告があった。そこで、低分子量成分の役割を 明らかにするためにX線散乱および中性子散乱を行った。
Sample
重水素化ポリエチレン（分子量60万） 97wt% 軽水素ポリエチレン 3wt％：分子量 200万、100万、30万、10万、6万
Apparatus
小角中性子散乱（SANS)：SANS-‐U分光器（U-‐Tokyo, JRR-‐3) 極小角中性子散乱（f-‐SANS) :SANS-‐J分光器（JAEA, JRR-‐3) 小角X線散乱 （SAXS) ：BL15A (PF,KEK) 延伸速度 60 mm/s, 温度125 °C
2ｘ10-‐4 < Q < 8ｘ10-‐3 [Å-‐1]
MgF2 で集光し、「極小角領域」まで計測できる
ｆ-‐SANS
Results
散乱パターンの変化はないように思える。
低い分子量成分ほど横にストリークが強くなる。
U-‐SANS
SANS
2M 300K 60K
Elongation
0.01 Å-‐1
Elongation
2x10-‐3 Å-‐1
Mw RL(nm) Rs(nm)
60k 800 4.5
100k 800 4.5
300k 800 4.7
1M 800 5
2M 800 5.5
Mwの上昇に伴い 本数は減少
100 Åよりも小さな構造には 分子量依存性がある。
ミクロンスケールの構造には分子量成分依存性がない。