中性子小角散乱の解析とグリーンイノベーションとの関わり

Small-angle neutron scattering as a useful tool for green innovation materials

山口 大輔; 能田 洋平; 小泉 智*; 湯浅 毅*; 曽根 卓男*; 冨永 哲雄*; 竹中 幹人*; 網野 直也*

Yamaguchi, Daisuke; Noda, Yohei; Koizumi, Satoshi*; Yuasa, Takeshi*; Sone, Takuo*; Tominaga, Tetsuo*; Takenaka, Mikihito*; Amino, Naoya*

中性子散乱の特長として、軽元素に高い感度を示すことが挙げられる。これを重元素(金属元素)に極めて高い感度を有するX線散乱と相補活用することで、多成分複合材料の詳細な解析が可能となる。本発表ではグリーンイノベーション指向の活用例として、中性子・X線小角散乱の両者を用いて低燃費タイヤの構造解析を行った。その結果、X線散乱では試料中に少量含まれる酸化亜鉛からの散乱を強く捉えるのに対して、中性子散乱では、低燃費技術の核となる、シリカやカーボンブラックから成る充填補強剤の散乱が強く、これらの構造評価に適していることが分かった。充填補強剤の分散状態はゴムマトリックスの性質に依存し、ゴム高分子の末端を修飾して充填補強剤との親和性を高めることが分散性の向上に有効であることを検証した。

Using a combined ultra-small-angle and small-angle scattering methods with both of neutron and X-ray probes, we characterized hierarchical structures of silica and/or carbon black filler particles dispersed in solution polymerized poly(styrene-random-butadiene) rubber (SBR). Two types of SBR were employed for the preparation of filler/rubber compounds; one possesses a newly developed functionalized chain-end (f-SBR), which has an affinity for filler particles and the other is a conventional SBR (n-SBR) without any special interaction with fillers. Combined small-angle scattering measurements clarified that the average-size of aggregated fillers dispersed in f-SBR matrix is smaller than that dispersed in n-SBR matrix.