高分子架橋入門

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説明する。それらの知見をもとに、複雑な架橋構造を有する水素結合ゲル、水溶性ゲル、バイオポリマーゲル、剪断で誘起されるゲル、などの具体的な例を紹介し、最後に水溶性高分子ゲルのレオロジーをケーススタディとして取り上げ、新規ゲル材料開発のヒントとする。 　なおプログラムの入門部分1。に重点をおき、架橋の導入法、架橋体の構造や運動性の測定原理に時間を十分に配分し、初歩から説明する。相図やレオロジーに関する一部の進んだ内容 (研究最前線のテーマ) については時間の制限により割愛する場合がある。

1. 架橋の生成 (Part1)
   1. 化学架橋と物理架橋 (両者の共存と変換)
   2. 多官能性低分子の分岐反応と一次高分子の架橋反応
   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、水素結合性微結晶ゲル)
   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. 架橋の構造と物性 (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. 架橋とゲルの相図構築
   5. 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)
   6. 架橋の弾性的有効性 (スカンラン – ケースの判定条件)
   7. 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)
   8. 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移動とゆらぎ (アフィン変形と非アフィン性)
   2. 架橋のすべり運動とゲルの張力 (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
   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)
   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. 剪断による架橋の発生とゲル化
   8. 架橋体の破断強度