易加工性・耐放射線性繊維強化プラスチックの研究,I; 電子線による室温での積層複合材の劣化挙動

宇田川 昂; 萩原 幸; 河西 俊一; 貴家 恒男; 江草 茂則; 橋本 修*; 山本 泰*; 園田 克己*; 小野 利夫*; 長田 大三郎*; et al.

JAERI-M 85-220, 26 Pages, 1986/01

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種々の機械特性とその破壊面の電子顕微鏡による観察から、加工性に優れた数種のFRPについて、それぞれの放射線劣化挙動を検討した。ビスフェノール型エポキシを母材とするFRPは10~30MGyの低下が始まった。これは、母材の耐放射線性が低いことによる。さらに、母材が同一であるにもかかわらず、基材としてはガラス繊維よりカーボン繊維の方がFRPの機械特性低下に明らかな影響を与える線量が大きく、劣化開始線量は約60MGyとなった。BTレジン系の樹脂を母材とするGFRPは、少なくとも60MGyの線量に耐えた。3点曲げ強度は100MGyの線量でも影響されない。これは、母材と界面の耐放射線性が共に高いことによる。種々の機械特性試験のなかで、せん断強度が放射線劣化を最も敏感に反映した。

Radiation luminescence of polymers; Emission behavior of aromatic compounds incorporated in synthetic rubbers

河西 俊一; 萩原 幸

Radiation Physics and Chemistry, 27(1), p.65 - 70, 1986/00

有機高分子材料が放射線照射環境下で使用される機会が増大し、その耐放射線性付与技術の確立が重要な研究課題となってきている。高分子の耐放射線性の向上に、芳香族化合物の添加が有効であることはよく知られているが、作用機構については不明な部分が多い。我々はこの作用機構の解明の一端として、励起エネルギー移動による安定化に注目し、芳香族化合物を添加した高分子の発光挙動の研究を進めている。本論文では、電子線照射下で高分子の励起発光を測定する装置の試作とその概容を報告する。また、芳香族化合物として、アセナフテン、およびアセナフチレンを種々の合成高分子(エチレンプロピレンジエン共重合体、シス-1,4-ポリブタジエン、およびスチレンブタジエンゴム)に添加した系での励起エネルギー移動の確認と、その高分子依存性について述べる。

Degradation behavior of fiber reinforced composites under irradiation by 3MeV electrons

萩原 幸; 宇田川 昂; 河西 俊一; 江草 茂則; 武田 展雄

Journal of Nuclear Materials, 133-134, p.810 - 814, 1985/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(85)90263-6

この報告は耐放射線性の優れた有機複合材料を得る基礎研究として、室温照射(電子線3MeV,1.0Mrad/hr)210Mradまでの劣化挙動を3点曲げ試験、剪断試験、電子顕微鏡観察等により考察したものである。複合材料、ガラス/di-glyciohylether bisphenol-Aは少線量で強度低下を起し、マトリックス相に大小多数のボイド生成が認められた。劣化はマトリックスの放射線分解によると考えられる。ガラス/TGDDMでは3000Mradで強度が急激に低下した。電顕観察から充てん材-マトリックス界面の剥離が劣化の原因であることがわかった。なお、カーボン/TGDDMでは210Mrad照射後も強度の低下はみられず、また、ボイド生成、界面剥離等も認められなかった。以上の事実から、複合材料の耐放射線化には、耐放射線性の樹脂の選択と、界面の耐放射線化が重要であることを述べる。

Effect of aromatic additives on the radiation resistance of ethylene-propylene-diene-terpolymer studied by optical emission spectroscopy of both steady-state and picosecond pulse radiolysis

河西 俊一; 萩原 幸; 勝村 庸介*; 田畑 米積*; 田川 精一*

Radiation Physics and Chemistry, 26(6), p.705 - 713, 1985/00

芳香族化合物を高分子に添加した時、放射線安定性が増す。この作用機構を解明するために、アセナフテン(At),アセナフチレン(Ay)を添加したEPDMゴムで、ピコ秒パルスおよび定常電子線照射による発光挙動を測定し、系中の励起エネルギー移動過程を調べた。AtまたはAyの添加によって、非常に速い速出で高分子の励起エネルギーを移動し、効率よく光として放出するAT発光バンドを生成することがわかった。さらに芳香環を有するDCPで架橋すると、400nmにメルバンドを生成し安定性が増す。また重合性のAyの場合、AgのエキシマーバンドがXu,ATより低いレベル(450nm)に生成し、高分子鎖にグラフト重合することによるエネルギー移動の効率が良くなることと合わせて、Atよりも耐放射線性助剤としてすぐれていることがわかった。

Dielectric properties of several vinyl monomers at high pressure

貴家 恒男; 河西 俊一; 武久 正昭

J.Phys.Chem., 88(15), p.3326 - 3329, 1984/00

700MPaまでの高圧下でビニルモノマーの誘電特性を測定した。基をもつビニルモノマーの誘電率'は200~300MPa附近で急激に増大した。この圧力は圧力~体積(P-V)関係に不連続を与える圧力に対応し、これまで報告した高圧下では平面構造を有するビニルモノマーは短距離に配列するという考えを支持する結果を得た。圧力~'に不連続性を与える圧力はモノマーの化学構造により変化し、基とビニル基との位置関係と密接に関連する。

Irradiation effects on the mechanical properties of composite organic insulators

江草 茂則; M.A.Kirk*; R.C.Birtcher*; 萩原 幸; 河西 俊一

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, B1, p.610 - 616, 1984/00

4種類の有機複合材料(充てん材:ガラス、カーボン繊維、マトリックス:芳香族エポキシ、ポリイミド)に対し、室温での電子線照射、及び室温もしくは5Kでの中性子照射を行ない、材料の機械強度の変化を測定して複合材料の放射線劣化に対する線質の効果を検討した。電子線は~15,000Mradまで、中性子は~500Mradまで照射した。線質効果は三点曲げ応力破壊における亀裂成長エネルギーの線量当りの変化速度から評価した。中性子の大線量照射データが不足しているため今後より詳細な検討が必要であるが、これまでのデータに対する考察では、単位線量当り、中性子/電子線=7/1の割合で中性子のほうが劣化促進効果が大きいと推論された。

Existence of a novel liquid phase in methyl acetate

河西 俊一; 貴家 恒男; 武久 正昭

Journal of the Physical Society of Japan, 52(9), p.3093 - 3100, 1983/00

https://doi.org/10.1143/JPSJ.52.3093

我々は、平面的な分子構造を持つ種々のビニル化合物が、高圧下で構造液相を持つことを報告してきた。中でもアクリロニトリル、trans-1,2-ジクロロエチレンは、常圧下でも低温で構造を持ち、構造形成には平面構造と分子四極子モーメントが必要な条件であることを明らかにした。これはビニル基の特質なのか?今回平面的で価電子密度の高い基を持つ酢酸メチルを取り上げ、常圧、高圧下でのT測定、常圧下での比容の温度変化を測定した。その結果、常圧下では、T、比容の温度変化から、-12Cで液-液相転移を観測した。また、Tの温度変化の解析から、酢酸メチルは、相関時間の近い値の二つの回転運動モードを持ち、転移点で一つのモードから他のモードへ移ることが明らかになった。高圧下のT測定から、液-液相転移の圧力-温度関係を求めた。

A Novel liquid state of trans-1,2-dichloroethylene

河西 俊一; 貴家 恒男; 武久 正昭

Journal of the Physical Society of Japan, 51(5), p.1579 - 1583, 1982/00

https://doi.org/10.1143/JPSJ.51.1579

trans-1,2-dichloroethylene(trans-DCE)とcis-DCE,1,2-dichloroethane(EDC)の、常圧下でのスピン格子緩和時間(T)の温度依存性を、各々の融点から室温までの温度範囲で測定した。その結果、cis-DCEとEDCのTは、この実験条件下では、通常の等方的な液体の温度依存性を示したが、trans-DCEは、-16Cで、一次の液-液相転移を示す、「とび」を持った。この転移は、同時に測定した体積-圧力測定でも、「折れ」として観測された。 trans-DCEの二つの液相を、高温相をL、低温相をLと名づける。Tの解析から、Lは、分子運動は回転運動が中心となっている通常の等方液相であるが、Lは、分子の回転運動がほとんど停止した、並進運動だけの中間相であることがわかった。cis-DCE、EDCがこの中間相を持たないことから、この中間相の形成には、trans-DCEの大きな分子四重極モーメントが大きな役割を果していることがわかった。

Existence of novel liquid phases of trans-1,2-dichloroethylene at high pressure

河西 俊一; 貴家 恒男; 武久 正昭

Journal of the Physical Society of Japan, 50(9), p.3080 - 3084, 1981/00

https://doi.org/10.1143/JPSJ.50.3080

今までの一連のビニルモノマーの構造液相の発見の一つとして、常圧下でのTiの解析から、trans-1,2-dichloroethylene(trans-DCE)が-20C以下で分子の回転運動が欠けたあたかもネマチック液相を思わす構造液相を持つことを以前に報告した。 この報分は、引続いて、trans-DCEの高圧下でのT及び600MPaまでの体積-圧力関係の測定を行い、高圧下でのT及び600MPaまでの体積-圧力関係の測定を行い、高圧下での液相構造を議論したものである。その結果、高圧下でさらに、新しい構造液相の存在を確認した。trans-DCEは等方的な液相に加え、2つの構造液相を持つ。

Pressure-Volume-Temperature relations of several vinyl monomers and their saturated compounds

貴家 恒男; 河西 俊一; 武久 正昭

J.Phys.Chem., 84(20), p.2595 - 2598, 1980/00

スチレン(St),-メチルスチレン(-MST),アクリロニトリル(AN),メタクリロニトリル(MAN)、およびSt,AN飽和化合物であるエチルベンゼン(EB),プロピオニトリル(PN)のP-V-T挙動を測定した。ビニル基を有するSt,-MST,AN,MANは結晶化圧力より低い圧力域で急激な比容積変化を伴う一次転移類似な挙動をする。この転移が起る圧力域は重合速度の圧力依存性が急変する圧力域で一致する(前報)。またP-Vデーターから転移の潜熱を計算すると、結晶化時のそれの1/10程度であった。重合挙動の圧力依存性の変化と考え合せ、この圧力域でモノマー系はisotropicな液体からanisotropicな液体に液~液転移すると結論した。飽和化合物であるEB,PNのP-V曲線はスムーズで、液~液転移は認められない。この事実から、この種の液~液転移に対し、平面構造をもつビニル基が重要な役割をしていると結論した。