高分子鎖の絡み合い低減によるポリ乳酸/ポリ(メタクリル酸メチル)ブレンド特性の改質
Modification of Polylactide/Poly(Methyl Methacrylate) Blend Properties by Reduction in Macromolecular Entanglements
ポリスチレン(PLA)とポリ(メタクリル酸メチル)(PMMA)を混合し、PLAの高分子鎖の絡み合いを低減することでブレンド特性を改質する手法が開発された。PLAの高分子鎖の絡み合いを低減するために、ポリマーをジクロロメタンに溶解し、希釈溶液を凍結させ、溶媒を除去する方法が用いられた。絡み合いレベルが3段階のPLA(絡み合いレベルが低いもの)と、10%、20%、80%のPMMAを含むブレンドについて、レオロジー測定、非等温および等温結晶化試験により特性評価が行われた。走査型電子顕微鏡観察により、少量のPMMAのみ分子レベルで分散しないことが示された。絡み合いが少ないPLAを用いたブレンドは、レオロジー弾性率と粘度が低下し、高分子鎖の絡み合い密度が限定的であることが確認された。PLAの結晶化は、結晶形成を促進するPLA高分子鎖の絡み合い解除と、PLA高分子鎖の移動を妨げ結晶化を困難にするPMMA高分子鎖の存在という2つの要因によって制御されることがわかった。0~20%のPMMAを含むブレンドでは球晶が成長し、PMMA高分子鎖がその構造に取り込まれた。
- PLAの高分子鎖の絡み合いを低減(3段階)し、PMMAを10%/20%/80%添加したブレンドを作製し、レオロジー測定・非等温/等温結晶化試験で特性評価が行われた。
- 絡み合いが少ないPLAを用いたブレンドではレオロジー弾性率と粘度が低下することが確認された。
- PLAの結晶化は、絡み合い解除による結晶形成促進と、PMMA鎖の存在による結晶化阻害の2要因で制御されることが示された。
本件はポリ乳酸(PLA)とPMMAのブレンドにおいて、高分子鎖の絡み合いを低減する手法により結晶化挙動やレオロジー特性の改質が実証された研究であり、生分解性高分子材料の性能向上につながる可能性がある。PLAは生分解性プラスチックとして産業利用が拡大しているが、結晶化速度や力学特性の制御が課題であり、本手法は加工性向上に寄与し得る。ただし、基礎研究段階であり、具体的な企業の製品化や市場への影響はまだ見えない点には留意が必要。