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技術資料
No.T1009 | 2013.10.01

高分子の長鎖分岐の研究動向について

概要

ポリエチレンをはじめとする高分子工業において、加工特性の改良などを目指して行われている分子設計として、長鎖分岐は極めて重要な鍵となっています。このため、実用面からも、基礎物性の面からも注目されて、膨大な数の文献や特許が存在しています。
我々も実際の高分子において、長鎖分岐を検出するための方法について、調査を行ってきました。実に色々な検出方法が提案されていますが、この長鎖分岐について鳥瞰できるような資料は存在しないのが実情です。
そこで、長鎖分岐の分析解析の基礎とするために、手の届く範囲にある資料や知見を収集することに着手しました。数年前に一度、収集した結果を取りまとめ、技術資料としての形を整え提供することができました。その後、さらに充実した資料作成のリクエストがあり、調査を継続してまいりました。その結果、最近のマスフラクタルの考え方を応用した中性子散乱による分岐構造の検討を含め、NMR測定、溶液論的手法、粘弾性による検出方法までの広い範囲について、長鎖分岐の分析・検出方法をより広く鳥瞰することができる資料を作成することができました。
この資料に付きまして、実費にて、この分野に関心を持たれている技術者に提供することとしました。
お問い合わせフォームなどから、弊社営業チーム四日市事業部へご請求ください。費用や納品時期について、ご連絡申し上げます。

資料の紹介

本資料は、ポリエチレンを中心とした高分子の長鎖分岐の分析と解析に関する本文と、APPENDIXとして、長鎖分岐を解析する上で重要と思われる濃度1点による固有粘度の算出方法、ポリエチレンの分子論、ポリエチレンにおける分子量と固有粘度の関係式(Mark-Houwink-Sakuradaの式)の報告例、ポリエチレンの回転半径と分子量の関係式について取りまとめた。
末尾には、本文では取り上げられなかった文献を含め、長鎖分岐の分析解析に対する参考となる文献を集めた。この文献集では、一部の文献を除き、文献の内容を紹介したメモを付けた。

資料の目次

  1. 1高分子鎖のモデル3
  2. 2グラフ理論による分岐高分子の解析8
  3. 3NMR核磁気共鳴による分析13
  4. 4溶液論を適用した方法15
    1. 4.1流体力学的半径　１　固有粘度からの算出16
    2. 4.2流体力学的半径　２　拡散係数Dからの算出19
    3. 4.3回転半径及び絶対分子量19
    4. 4.4熱力学的半径21
    5. 4.5GPC(SEC)による分別と光散乱、固有粘度測定について21
    6. 4.6分岐構造と溶液論のパラメーターの関係25
      1. 4.6.1一般論25
      2. 4.6.2ポリエチレンに関する研究例29
  5. 5フラクタル次元解析による分岐構造検討の例33
  6. 6粘弾性的手法による解析37
    1. 6.1高分子の粘弾性37
    2. 6.2解析のためのモデル38
      1. 6.2.1MFSモデル38
      2. 6.2.2階層モデル38
    3. 6.3高分子鎖の伸長による検出39
      1. 6.3.1伸張粘度39
      2. 6.3.2Exponetial Shearによる検出40
    4. 6.4せん断粘度測定を用いた検出40
    5. 6.5法線応力測定による方法43
    6. 6.6緩和弾性率を用いた方法43
      1. 6.6.1ダンピング関数による方法43
      2. 6.6.2二段階歪による方法44
    7. 6.7大変形動的実験による検出46
    8. 6.8VAN GURP PALMENプロットによる検出46
    9. 6.9熱レオロジー的な観点による検出48
    10. 6.10シェアモディフィケーションを利用した方法50
    11. 6.11ゲルとの類似性に注目した方法51
    12. 6.12高分子の形状と粘弾性51
      1. 6.12.1星型高分子について51
      2. 6.12.2くし型高分子について52
      3. 6.12.3Pom-Pom鎖について53
    13. 6.13LDPEを中心にしたポリオレフィン系高分子の分岐の検討例53
  7. 7粘弾性的方法に他の手法を同時に検討した報告例55
  8. 8目新しい検討方法56
  9. 9ポリオレフィン以外の樹脂での長鎖分岐の検討の例56
  10. 10終わりに57

APPENDIX

  1. A1点法による固有粘度の算出方法58
  2. BPEの分子論60
  3. C分子量と[Η]の関係（MARK-HOUWINK-SAKURADA式）62
  4. Dポリエチレンの回転半径と分子量の関係のコレクション64

文献集

  1. 1グラフ理論による解析例65
  2. 2NMRについて65
  3. 3溶液論的手法による解析に関する文献67
    1. 3.1基本的な理論の論文67
    2. 3.2分岐に関する理論67
    3. 3.3溶液論的解析について68
    4. 3.4くし型高分子の溶液論69
    5. 3.5星型高分子の溶液論71
    6. 3.6分岐高分子のコンフォメーションに関するシミュレーション71
    7. 3.7主にポリエチレンを対象にした検討の例73
    8. 3.8短鎖分岐の影響77
  4. 4その他の溶液的手法についての文献77
  5. 5GPC(SEC)を分別手段とした解析法77
    1. 5.1GPC(SEC)を使って、第二ビリアル係数を求める方法について77
    2. 5.2分岐高分子のユニバーサルキャリブレーションについて78
    3. 5.3GPC(SEC)による分別を利用した解析78
  6. 6マスフラクタル解析の文献83
  7. 7中性子散乱による解析例84
  8. 8粘弾性に関する文献85
    1. 8.1短鎖分岐と粘弾性に関する文献85
    2. 8.2粘弾性に関する古典的論文86
    3. 8.3高分子鎖のダイナミック86
  9. 9MSF (MOLECULAR STRESS FUNCTION) モデル90
  10. 10粘弾性における階層モデル91
  11. 11伸長粘度による解析92
  12. 12EXPONETIAL SHEARによる解析について95
  13. 13せん断粘度測定と分岐の関係96
  14. 14法線応力による解析100
  15. 15ダンピング関数による解析101
  16. 16二段階歪による解析103
  17. 17FTR(FOURIER TRANSFER RHEOLOGY)による解析103
  18. 18VAN GURP -PALMANプロットによる解析105
  19. 19熱レオロジー的観点による解析106
  20. 20シェアモディフィケーションなどによる解析110
  21. 21星型高分子の粘弾性111
  22. 22くし形高分子の粘弾性113
  23. 23POM-POM鎖の粘弾性115
  24. 24LDPEやPPに関する粘弾性解析例118
    1. 24.1LDPEについて118
    2. 24.2PPについて121
  25. 25粘弾性を中心にして複合的な解析を行った例123
  26. 26ポリオレフィン以外での長鎖分岐の検討例125
  27. 27HYPERBRANCHED CHAINに関すること126
  28. 28反応機構からの解析127
  29. 29長鎖分岐と材料特性128
  30. 30環状高分子について129
  31. 31文献コードの索引129
適用分野
プラスチックス・ゴム、医薬品、化粧品、農薬、食料品、飲料、飼料、食品包装材
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