ポリマーアロイの構造、物性制御

第1部 ポリマーアロイの相分離構造制御の基本的な考え方と高性能化

(2019年6月10日 10:00〜11:30)

高性能・高機能な高分子材料を得るためには混合・複合化が欠かせないことから、ポリマーアロイの重要性が増している。単純に混ぜるだけで性能が上がるほど単純ではなく、相分離構造が物性を支配していることから、その制御が中心課題となる。相溶性や相分離構造形成メカニズムといった構造制御を行う上で基本的な概念を説明し、それらの知見を基に目的の物性を得るために欠かせない構造制御技術の基礎について概説する。

1. 相分離構造制御の重要性
   1. 相分離構造と材料物性 (実例と基本的概念)
      ～相分離サイズは小さければ良いのか～
   2. 分散粒子径の決定因子 ～何が相分離サイズを決めているのか～
   3. ポリマーアロイにおける分散粒子の微細化 ～微細化機構は～
   4. 相分離構造の安定性 ～不安定化をもたらすものは～
2. リアクティブブレンドにおける微細化・構造制御
   1. リアクティブブレンドにおける分散粒子の微細化機構 ～共重合体の役割～
   2. リアクティブブレンドの界面の構造 ～界面の構造解析～
   3. リアクティブブレンドと相分離構造 ～反応制御による構造制御～
3. 相図とそれを利用した構造制御
   1. ポリマーアロイの相図 ～相溶性と構造形成との関係は～
   2. 反応誘起型相分解 ～どのような機構で起こり、構造を制御するのか～
   3. 相図の圧力依存性 ～どのような因子が影響するのか～
   4. 相図のせん断速度依存性 ～どのような因子が影響するのか～
• 質疑応答

第2部 ポリマーアロイの分散制御と相容化剤の選定

(2019年6月10日 12:15〜14:15)

　自動車用材料、家電製品・IT機器用材料の用途分野ではマルチマテリアル化の動向が顕著になり、新たな軽量化・機能化複合材料が求められている。高分子材料では、既存の原材料・素材を異種材料と複合化して、この要請に応える開発が進められている。ポリマーアロイ材料では、分散構造を制御して性能・機能を発現させる技術が発展してきたが、中でも相容化剤の選定により、ミクロ・ナノの両スケールでモルフォロジ-を制御することにより、新たな機能を発現させる技術が急進展している。本講座では、これらの技術について、基礎から実用までの考え方を実例を踏まえて解説する。

1. 高分子材料の分散構造 (モルフォロジー) とは?
   1. ミクロ構造とナノ構造との違い
   2. モルフォロジーの評価 (観察) はどのように行うか?
   3. モルフォロジーによって材料特性はどのように変化するか?
2. 分散構造の形成理論について
   1. ポリマーの混合における溶解性とは? (相溶性と混和性)
   2. ポリマーの相互溶解性を決める因子 (相分離と相図)
   3. ポリマーの相溶性と ポリマーアロイの性質
   4. ポリマー界面の熱力学とモルフォロジー制御
   5. 非相溶系ポリマーアロイの界面構造
   6. 非相溶系ポリマーアロイの分散粒子サイズ
3. 分散構造 (モルフォロジー) の制御と相容化剤の選定
   1. 相容化剤 (相溶化剤) とは?
   2. 相容化剤の種類と特徴
   3. リアクティブプロセッシングの考え方
   4. ポリマー合成設計およびアロイ化によるナノ構造の形成
4. モルフォロジーを制御した高分子複合材料設計の実例
   1. スチレン系樹脂の耐衝撃強度の向上
   2. エンプラ系樹脂の耐久性の向上
   3. 新たな透明性・柔軟性に優れた樹脂材料の開発
   4. 「第四世代ポリマーアロイ」材料の実例
• 質疑応答

第3部 ポリマーアロイによる構造・物性制御と応用展開

(2019年6月10日 14:30〜16:00)

ポリマーアロイの技術を活用し、用途開発を進めていくには、「どのような分散構造を持たせることによって、どのような特性を発現させたいか」、という材料設計を行わなければならないが、そのためには「相溶性」と「相容性」の正しい理解が必要である。本講では、市場ニーズに対応して種々の開発が進んでいるポリカーボネートのポリマーアロイを例にとり、目的とする特性を得るために、必要な分散構造と、それらを設計するための基本的考え方を、「相溶性」「相溶性」の観点からの挙動理解と、それに基づいた制御方法について概説する。

1. ポリマーアロイの相構造・分散状態の制御と物性
   1. ポリマーアロイ・ブレンドと相溶性/相容性
   2. ポリマーアロイ・ブレンドの構造形成
   3. 発熱的相互作用による相溶化
   4. 相溶性に対する外部場の影響
   5. 相溶化、相容化の考え方
   6. 非相溶系における分散機構
   7. ポリマーアロイ・ブレンドの材料設計
2. ポリマーアロイによる物性制御
   ～ポリカーボネート樹脂における応用展開に向けた物性制御例～
   1. PC/ポリアリレート (PAR) 系
   2. PC/ポリ-ε-カプロラクトン (PCL) 系
   3. PC/ABS系
   4. PC/芳香族ポリエステル (PEs) 系
   5. PC/ポリアミド (PA) 系
   6. PC/ポリオレフィン系
• 質疑応答