照射による超高分子量ポリエチレンの微細構造変化

Change of the micro structure of ultra high molecular weight polyethylene by irradiation

榎本 一郎*; 添田 心*; 池田 重利*; 工藤 久明*; 勝村 庸介

Enomoto, Ichiro*; Soeda, Shin*; Ikeda, Shigetoshi*; Kudo, Hisaaki*; Katsumura, Yosuke

超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)は軽量で耐衝撃性等に優れているため、産業資材として多方面で利用されているが、各種材料との接着性が悪く表面改質が必要となる。放射線グラフト重合は、UHMWPE等の表面改質に効果的であるが、照射による分子鎖の切断やラジカル生成に伴う酸化によって材料の特性が低下する場合がある。照射の影響はおもに非結晶領域で生じ、結晶領域での影響は少ないと考えられているが、DSCやXRD等を利用した研究で、結晶構造への照射影響が報告されている。結晶構造の変化は特に物性への影響が大きいが、モノマーが非結晶領域に取り込まれて成長するグラフト重合においても影響が生じる。本研究では、グラフト重合に影響を及ぼす表面領域(100m程度)を対象として、照射によるUHMWPEの微細構造の変化について検討した。FT-IRやDSC, XRD, ESRによる分析から評価を行った。

Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) is applied as industrial material in many fields because it has properties of lightness in weight and of high endurance. Its surface needs to be reformed to overcome its deficit of low adhesion property toward other materials. It is known that radiation graft polymerization is effective to reform surfaces of hydrophobic polymeric materials although material properties may decrease due to scissions and oxidations induced by radiolytic radicals. It is believed that such effects of irradiations appear in amorphous regions and does not in crystalline regions. However, it is recently reported by using DSC measurement or XRD analysis that irradiations can affect not only amorphous but also crystalline region. This work investigates change of microscopic structures of UHMWPE in surface region of 100 m, which is responsible for radiation graft polymerization. Analyses were conducted by combination of several techniques such as FT-IR, DSC, XRD and ESR.