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ポリ乳酸は主鎖に不斉炭素を含み,L体とD体に分類できる.一般の生体由来のポリ乳酸は主にL体で構成されているが,L体の分子鎖とD体の分子鎖を等量混合したラセミ体からは,両分子鎖が対をなしたステレオコンプレックス(SC)晶が形成されることが知られている.ここで驚くべきことは,このSC晶の融点が230℃とα晶の融点より60℃程度高いことである.従って,ポリ乳酸繊維にSC晶を形成させれば,著しい高耐熱化が達成できる可能性がある.そこで本研究ではSC晶生成における分子配向依存性について明らかにするため,高速紡糸により得たas-spun繊維および延伸繊維,プレス成形により得た無配向非晶フィルムの昇温・冷却過程での結晶構造の変化について検討した.
具体的には,ポリ乳酸ラセミ化合物(r-PLA)を用いて溶融紡糸を行った.紡糸温度を230℃,吐出量3g/min,紡糸速度1〜6km/minで得た繊維および70℃で延伸した繊維、250℃でプレス成形したフィルムの昇温・冷却過程の構造変化を,DSC,WAXD,複屈折測定,光学顕微鏡観察により解析した.r-PLAの融解後の冷却過程での結晶化挙動について,WAXDのin-situ測定およびDSC測定した結果,190℃付近でSC晶が生成し,その後140℃付近でα晶が生成することが確認されたが,冷却速度が大きいほどα晶のSC晶に対する相対的な生成量が大きいことが明らかになった.as-spun繊維の延伸・熱処理過程における結晶化挙動や複屈折の変化について調べた結果,温度70℃における延伸によって,紡糸速度の低い非晶繊維についてもα晶が形成された.また,紡糸速度4km/min以上の繊維については,SC晶の存在が確認された.高速紡糸繊維および延伸繊維の比較から,昇温過程での結晶化・融解挙動は,紡糸過程で付与された高次構造に強く支配され,延伸過程で付与した配向の影響は比較的小さいことが明らかになった.

【研究分担者】
塩谷正俊	東京工業大学	大学院・理工学研究科	助教授	(Kakenデータベース)
伊藤浩志	東京工業大学	大学院・理工学研究科	助手	(Kakenデータベース)