Intermolecular interaction and drawability in poly (vinylalcohol)/poly (ethylene oxide) blend ultra-high molecular weight poly-ethylene/tri-O-octadecylcellulose blend systems

Intermolecular interaction and drawability in poly (vinylalcohol)/poly (ethylene oxide)

blend ultra‑high molecular weight

poly‑ethylene/tri‑O‑octadecylcellulose blend systems

著者 Pambumrung Pratuangtip journal or

publication title

静岡大学大学院電子科学研究科研究報告

volume 25

page range 165‑168

year 2004‑03‑08

出版者 静岡大学大学院電子科学研究科

URL http://hdl.handle.net/10297/1419

氏名 。(本籍

)  

)

学 位 の 種 類

  (工 

)

学 位 記 番 号

  247  

学位論文題目

   hte     h艶

manddrawabiliwinpOlyCvinylalcoholb/

pOly(ethylene oxide)blend ultra口ngh molecular wdght poly‐

ethyleneん

octadecylcellulose blend system

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^0‐

論 文 審 査 委 員   (委員長)

教 授 長 村 利 彦

文 内 容 の 要 旨

Recently, among the daily using plastic, the most widely used is polyethylene (PE). It has high strength and high modulus by ultradrawing process (due to the highly orientation in the crystal of the molecular structure) leads to be highly consumed in many industrial' field. On the other hand, the disadvantage of PE is poor biode- gradability, which causing many environmental problems accompanied with plastic disposal after use. Then the biodegradable polymer such as poly(vinyl alcohol), PVA, is considered as a possible replacement of non-de- gradable polymers. But recently, the strength of PVA material is still low and the ultradrawing of PVA to produce the high strength PVA is really difficult due to the sffong interchain hydrogen bonds between adjacent OH groups in both crystalline and amorphous regions. These interactions must be disrupted to allow the chain mobility to generate the crystal ffansformation from a folded-chain crystal to an extended-chain crystal lead to get higher oriented molecular chains at drawing process. Thus, the tensile strength and modulus of the PVA can be improved and the beffer high-strength and high-modulus PVA materials can be produced.

Further considering of PE, even the molecular chain of PE is simple planar zigzag structure as similar to PVA, there is no OH ^group in the molecule. The intermolecular interaction in UHMWPE is only van der Waal's

塾柵

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forceo which leads the ease in producing the ultradrawing materials. If the biodegradability of PE can be im- proved, the environmental problem should be reduced. Then the aims of this study are improving the drawability of PVA and the biodegradability of PE by using the blending technique.

This thesis consists of two main parts, which concerning of blending system; First part (Chapter 2 and 3) deals with the blending of poly(vinyl alcohol) with poly(ethylene oxide), PEO, which act as a diluent to dis- rupted the interchain interactions in PVA to allow the chain mobility. Second part (Chapter 4 and 5) concerns about the blending of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) with octadecyl cellulose (C18), which is biodegradable polymer, in order to improve the degradability of UHMWPE.

Chapter I is General Introduction of this thesis.

Chapter 2rndicates the effect of molecular weight of diluent on the fiber formation of PVA. According to the experimental result, the effect of different molecular weight of PEO on the change in superstructure of ^the blended PVA/PEO sample can be observed and the clearly understanding are as followed:

1. The morphology of superstructure of PVA in the blended sample is depended on the blend ratio. The crystallization of PVA is obstructed by the low molecular weight PEO. The compatibility of the optical micro- scope level of PVAIPEO blend at the blend ratio of 75125 is the highest.

2.The maximum draw ratio of PVA is increase with the blending of PEO.

In chapter 3, the physical properties of the blended PVA with different molecular weight of PEO are studied.

According to the result, as the effect of molecular weight that lead to the phase separation in polymer blend system, the low molecular weight PEO can be better blended and form the interaction with PVA. The change in physical properties of PVA depends on the amount of OH groups in PEO. The low molecular weight PEO has high ability to form interaction with PVA leads to the lower crystallinity of PVA. Moreover, it can be consider- able that the interchain interaction between PVA and PEOL should be occurred at OH group of PVA and end- chain OH group of PEO and lead to ^get higher oriented molecular chains in amorphous region of PVA after drawing.

Chapter 4 concerns about the blend films of UHMWPE with cellulose derivative. The interactions between the UHMWPE molecules and octadecyl group of the C18 are observed by the X-ray and DSC measurement.

Furthermore, the FTIR spectroscopy is performed to examine the existence and molecular orientation of C18 component in the drawn blend film. The as-casted blend sample of 75125 blend show no indication of phase separation of PE and C18 domains. This effect is thought to be due to the existence of inter-molecular interac- tion, which hampers the growth of separate phases of two polymers in the gelation/casting process. The main chains of PE, C18 and octadecyl groups on the glucopyranose ring were also oriented in the stretching direction.

In chapter 5, the effect of the degree of substitution of C18 on the interaction and drawabilify in the blended films are investigated by the FT-IR spectroscopy and DSC measurement. In UHMWPErc18 blended films, the increase in amount of C18 caused decrease in strength and maximum draw ratio of the blends.According to IR dichroism, the orientation of both cellulose backbone and octadecyl chain parallel to PE chain, were become

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random by cellulase treatment. AFM ^images of drawn blended films shown that after biodegradation, the sur- face of the film was become rougher than before treatment.

Chapter 6 is General conclusion of this thesis.

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論 文 審 査 結 果 の 要 旨

延伸操作は、決められた方向に分子鎖 を引 き揃えることによって、材料 に強度や弾性率の向上をも たらす加工手段である。本論文では、合成高分子材料の一軸延伸 における延伸性 と、得 られる材料強 度 について、ポ リマーブ レン ドの立場か ら FTIR、 熱分析、

回折、顕微鏡お よび引つ張 り試験 によって検討 した。研究対象 として着 目した高分子材料は、ポリビニルアルコール

よび超 高分子量ポリエテ レン

ある。

第

では、産業用高分子材料の現状 と要求 される課題すなわち低 コス ト・高強度・環境調和性 を満たす材料へ向けての位置づけと研究 目的が詳述 されている。

第

お よび第

は

関するものである。

近年、アスベス トの代替材料 にな りう る安全 な高分子材料 として着 目されているが、側鎖の

間に生 じる分子間水素結合が妨げ とな り、延伸 による高強度化が難 しい。この分子間相互作用 を緩和 し、延伸 を容易にする希釈剤 または可 塑剤 としての役割 をポリエチ レンオキサイ ド(PEO)に 求めた。異なる分子量の

もちい、その ブレン ド比、ブレン ド条件 において、第

では

高次組織 と延伸性 について検討 し、第

では

相互作用性 と延伸試料の力学特性 について検討 した結果、低分子量

分子 鎖末端

、

対 して可塑剤的に作用することを明 らかにし、

高強度化の可能性 を示 唆 した。

第

および第

は unm硼 巳に関するものである。分子鎖のコンフォメーションが

同 様 に平面ジグザグ構造 をとるが、

がすべて

置 き換わったかたちをとる

―

、そ の分子間にフアンデルワールスカ しか作用 しないため延伸が容易で、いわゆるグル紡糸などの手法に よって超延伸・高強度材料の作製が可能である。 しか し

その化学安定性ゆえに自然環境 中で分 解 しない。そこで、 この

、側鎖 に低分子量

類似 したオクタデシル基 をもち、骨 格 にエーテル結合 をもつ トリ‐ θ‐ オクタデシルセルロース

のブレン ドをおこない、第

で は主に両者の相互作用 と延伸性 を検討 した。その結果、オクタデシル基およびセルロース鎖が

子鎖 と同様 に配向することを確認 した。 さらに第

では、置換度の異なるオクタデシルセルロー ス との相互作用性、ブレンド試料のセルラーゼ分解性および土中での分解性について検討 し、オクタ デシル基の置換度 を低めた c18と のブレン ド試料 について も同様の延伸性が得 られることお よび、

ブレン ドによる生分解性の向上が確認 された。

第

は結論であ り、本論文の研究内容 をまとめ、今後の課題 と展望が述べ られている。

以上のように本論文は、高分子科学および産業に有用な新たな知見 を提案 してお り、博士

学

学位 を授与するに足 る内容 を持つ もの と認定する。

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