樹脂-充填剤系の中性子小角散乱による構造解析

Structure analysis of resin-filler compounds by small-angle neutron scattering

山口 大輔; 小泉 智; 小島 均*; 磯山 亮*; 石渡 恭之*; 児玉 弘人*; 武田 久徳*; 蕗田 仁*; 高嶋 良行*

Yamaguchi, Daisuke; Koizumi, Satoshi; Ojima, Hitoshi*; Isoyama, Ryo*; Ishiwatari, Yoshiyuki*; Kodama, Hiroto*; Takeda, Hisanori*; Fukita, Hitoshi*; Takashima, Yoshiyuki*

樹脂の高機能化及び高付加価値化を図るために充填剤を混合し複合化した材料のナノ構造を中性子小角散乱により調べた。充填剤の分散状態をより正確に把握し、精密に制御するための構造評価の手法としてTEM, SEM, AFMなどの顕微鏡観察は非常に強力な手法であるが、顕微鏡法だけですべてが理解できるとは言い難い。顕微鏡法と相補性をなす構造評価法の一つとして中性子小角散乱法を用いた。本手法により、顕微鏡では捉え難い、3次元空間内における物体の連続性や大きさ等の分布に関する統計的知見を明らかにした。発表ではポリプロピレン樹脂中にタルクと酸化チタンの2種類の充填剤を分散させたナノコンポジット材料において、充填剤の濃度の違いによって、散乱強度の波数に対するベキ指数が顕著に変化することを見いだした一方で、充填剤の粒径の分布でもその散乱挙動をよく説明できることが明らかになったので、両方の解析の比較検討を行った。

Resin-filler composites were investigated by small-angle neutron scattering (SANS). Two types of fillers, talc and TiO, were employed and compounded with polypropylene in this study. The dispersion state of the fillers was examined by SANS measurements. In addition, the size distribution of the fillers was separately measured through the laser right scattering and SEM. The calculated scattering function including the polydispersity of fillers whose size distribution reflects the results of laser right scattering and SEM consistently reproduced the experimental SANS scattering profiles.