Preirradiation graft polymerization of styrene in a poly(tetrafluoroethylene) film investigated by time-resolved small-angle neutron scattering

時間分解小角中性子散乱測定によるポリテトラフルオロエチレンへのスチレングラフト重合の観察

岩瀬 裕希*; 澤田 真一; 八巻 徹也; 前川 康成; 小泉 智

Iwase, Hiroki*; Sawada, Shinichi; Yamaki, Tetsuya; Maekawa, Yasunari; Koizumi, Satoshi

高耐久性や高導電性を有する燃料電池用グラフト電解質膜を開発するためには、グラフト重合プロセスの基礎的理解が必要不可欠である。そこで本研究では、時間分解小角中性子散乱(SANS)測定により、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)へのスチレンのグラフト重合過程を調べた。具体的には、前照射(15kGy)を行ったPTFE膜をスチレンモノマーに浸漬して60Cで保持したまま、所定時間ごとにグラフト重合中のPTFE膜のSANS測定を行った。グラフト開始から200分以内の初期過程では、PTFEの結晶と非結晶の界面からグラフト鎖は生長し、PTFE微結晶を覆うようにグラフト相が形成された。その後、グラフト相のサイズはさらに増大し、やがてグラフト相どうしが連結していくことが明らかとなった。

Preirradiation graft polymerization of styrene in a poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) film was examined by time-resolved small-angle neutron scattering (SANS). A crosslinked PTFE film, thickness of which is about 50m, was irradiated by -ray and immersed in a mixed solvent of styrene monomer and toluene. SANS elucidated that graft polymerization proceeds by two reaction processes (I) and (II). In process (I) at 0200 min, graft polymerization occurs at an interface between crystalline and amorphous PTFE domains and the grafted polystyrene segregates from PTFE, forming a thin layer with a sharp interface. In process (II) at 200600 min, grafted PS layer starts to bridge between crystalline domains. At the end of process (II), 40% of total crystalline PTFE domain is covered by the grafted PS chains.