Crystal morphology-dependent graft polymerization in poly(ether ether ketone) films

ポリエーテルエーテルケトン膜中における結晶モルフォロジー依存性を示すグラフト重合

長谷川 伸; 高橋 周一*; 岩瀬 裕希*; 小泉 智; 大沼 正人*; 前川 康成

Hasegawa, Shin; Takahashi, Shuichi*; Iwase, Hiroki*; Koizumi, Satoshi; Onuma, Masato*; Maekawa, Yasunari

耐熱性及び機械特性に優れた芳香族炭化水素であるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)基材の放射線グラフト重合性を支配する要因について検討した。PEEK膜へのスルホン酸含有スチレン誘導体であるスチレンスルホン酸エチルエステルへのグラフト重合は、PEEKの結晶化度が1126%で進行(72時間でグラフト率50%以上)するのに対し、結晶化度26%以上ではほとんど進行しない。そこで、X線小角散乱を用いて結晶化度の異なるPEEK膜の結晶モルフォロジー変化を調べたところ、結晶化度26%以上で、PEEK膜内に相関長(d)が14nmのラメラ構造が形成されていることを見いだした。グラフト重合性とラメラ構造形成の有無の関係から、結晶化度26%以上でPEEK膜へのグラフト重合性が消失する理由として、ラメラ構造の形成によるモノマー拡散の阻害によることが明らかとなった。

Radiation-induced graft polymerization of sulfo-containing styrene derivatives into crystalline poly(ether ether ketone) (PEEK) substrates was carried out to prepare thermally and mechanically stable polymer electrolyte membranes based on an aromatic hydrocarbon polymer, so-called "super-engineering plastics". Graft polymerization of the sulfo-containing styrene, ethyl 4-styrenesulfonate (E4S) into PEEK substrates with degrees of crystallinity (DC) of 11 - 26% gradually progressed, achieving a grafting degree of more than 50% after 72 hours, whereas graft polymerization of the substrates with DC above 26% did not proceed. When morphological change in these films were measured by SAXS, PEEK films with DC larger than 26% showed a new peak at d=14 nm, corresponding to lamella structure. Thus, the suppression of graft polymerization of PEEK films with DC above 26% was due to obstruct of monomer diffusion by the formation of the oriented lamella structure.