高分子架橋の生成法と構造制御および運動性入門

架橋は高性能・高機能高分子材料を得る方法の一つである。架橋により高分子は他材料にみられない特徴的な物性や運動性を示すようになる。 　本講座では、未架橋高分子系、特に高分子溶液の特性に簡単に触れ、架橋による液体から固体への変化をゾル-ゲル転移の視点から捉える。構造上の変化 (ネットワーク形成) と運動性の変化 (粘弾性) の相関に注目しながら、高分子の物性制御を行う上で基本的な概念を豊富な具体例とともに説明する (Part1) 。 　それらの知見をもとに、複雑な架橋構造を特徴づける構造パラメータとそれらの解析法を、マクロ物性との相関に注目して説明する (Part2) 。 　最後に、水溶性高分子ゲルをケーススタディとして取り上げ、レオロジー的な視点から架橋体の運動性と破壊強度について詳細を検討することにより、新規ゲル材料開発のヒントとする (Part3) 。

1. 架橋の生成 (Part1)
   1. 化学架橋と物理架橋、それらの間の変換
   2. 多官能性低分子の分岐反応と高分子の架橋反応
   3. 架橋強度と架橋寿命
   4. 架橋体の分子量分布と平均分子量
      • 理論解析
   5. 水素結合による架橋
      • 低分子ゲル化剤
      • 水素結合性微結晶
   6. 疎水凝集による架橋
      • 会合性ゲル
   7. バイオポリマーの架橋
      • ヘリックス架橋
      • イオン補足架橋
   8. 架橋の独立性と協同性
2. 架橋の構造 (Part2)
   1. ゲルの大域構造と局所構造
      • 構造パラメータ
   2. 架橋数 (架橋密度) とゲル化点
   3. 架橋多重度と架橋長
      • 架橋パラメータ
   4. ゲル化点測定による架橋構造の推定
      • エルドリッジ-フェリー法
   5. 架橋の弾性的有効性
      • スカンラン-ケースの判定条件
   6. 架橋を阻害する因子
      • 水和
      • 高分子のコンホメーション変化
      • 塩析
   7. 高分子の立体規則性と架橋
3. 架橋の運動 (Part3)
   1. 外力による架橋点の変位とゆらぎ
      • アフィン変形と非アフィン性
   2. 架橋のすべりとゲルの張力
      • 張力プラトーの出現
   3. 高分子の粘弾性に関する基礎概念
      • 複素弾性率
      • 非線型粘度
      • 剪断開始流
   4. 架橋の組み替えによる粘弾性の発現
      • 架橋体中の化学反応と応力緩和
   5. 架橋の消滅と生成によるレオロジー特性
      • シニングとシックニング
      • 自己修復
   6. 架橋体の時間依存性流動
      • 流動硬化
      • 応力極大
      • 流動破壊
   7. 架橋体の破断強度