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DMSについてわからないことがあります
(超初心者)

E"(損失弾性率)のピークをなぜガラス転移温度とするのかが分かりません‥。

E"が増えた時点ではサンプルは柔らかくなった、と言うことではないのでしょうか、、、。??
ガラス転移温度が柔らかくなり始める温度??ということなら←(あってる?)
E"の上がり始めは何なんでしょう?
それは柔らかくなり始めたとはまたちがうのでしょうか?

そもそも、熱をかけて引っ張った時に元に戻る力E'(貯蔵弾性率)??が一番低い時の状態がE"のピークということでいいですか?

そして最後に、なぜピークを過ぎたあとは貯蔵弾性率が増える??のでしょうか

分子の動きてきにどうなっているのかも教えてくれれば嬉しいです‥。

そして理解しにくい文章ですみません、、、。

A 回答 (2件)

>E"が増えた時点ではサンプルは柔らかくなった、と言うことではないのでしょうか、、、。

??
柔らかさの判断は、E"ではなくE'の数値を用いるべきです。
ガラス転移温度以下では、E'は高い数値を示します。
これは、そのポリマーがガラス状態で、エネルギー弾性(ゴム弾性)を示すからです。
Tgよりも高い温度では、エントロピー弾性を示し、弾性率が大きく低下します。
>そもそも、熱をかけて引っ張った時に元に戻る力E'(貯蔵弾性率)??が一番低い時の状態が
>E"のピークということでいいですか?
いいえ、違います。
貯蔵弾性率: E′=(σ0/ε0)cosδ
損失弾性率: E″=(σ0/ε0)sinδ とすれば、
損失弾性率は、貯蔵弾性率を微分して、−1を掛けたものとなります。
よって、温度上昇によりE'の傾きが負になれば、E"は正の値で大きくなります。
E"のピーク値とは、E'が最も大きく減少している(傾きが大きい)ところだと
考えられます。
>E"(損失弾性率)のピークをなぜガラス転移温度とするのかが分かりません‥。
ガラス転移点において、エネルギー弾性からエントロピー弾性へ転移が起こります。
E'が低下している領域が転移領域で、そこがガラス転移温度です。
それ以下では、ガラス領域。それ以上ではゴム領域。
ガラス転移が起こり始める領域の最も変化の激しいところを
ガラス転移温度としているのだと思います。

E"のピーク温度は、測定する周波数によって移動します。
どの周波数で測定した値なのか?周波数を決めておくことが大切です。
それは、他の方法による測定値との整合性から判断すれば良いと思います。

>ガラス転移温度が柔らかくなり始める温度??ということなら←(あってる?)
 E'がまだ高く平坦な領域であっても、ガラス転移温度に近づくと
 わずかに分子が動き始めているようです。
 ほとんどの分子が凍結されているが、ミクロ的にまさに動き始めた点と
 考えるよりもガラス領域ー転移領域ーゴム領域 と考えて
 転移領域は、ガラス状態から分子が動き始める領域と考えて
 最も顕著なところをガラス転移点、つまりE"のピーク温度と
 考えたらよいうと思いますよ。

>なぜピークを過ぎたあとは貯蔵弾性率が増える??のでしょうか
 エントロピー弾性を示すからです。
 Tg以下のエネルギー弾性では、炭素の結合角の変位が源です。
 通常、結合角は109.5°ですが、外力によってその角度が広がります。
 除荷されると、再び109.5°に戻ります。
 Tg以上のエントロピー弾性では、エントロピーの大きいある程度
 分子が丸まった状態にいますが、外力によって分子が伸ばされます。
 (エントロピーが小さくなります。)
 除荷されると、再び丸まった状態(エントロピーが大きな状態)に
 戻ります。
 分子運動が激しい(温度が高い)ほど、丸まった状態に戻る力が
 大きくなるので、弾性率は高温ほど高くなります。
 (輪ゴムに荷重をかけ、冷蔵庫で冷やすと弾性率が下がり
  伸びます。温度が高いと縮みます。)
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ガラス転移温度とは、高分子の単位長さ(規定はない)の振動のピーク温度のことです。

この温度を以上で高分子は分子全大体が移動し始めます。
そうなると弾性体ではなく塑性体となります。
E"(損失弾性率)= σ 0Sinδ/ε 0 (応力:σ = σ 0 cos ( t ω )、歪み:ε = ε 0 cos ( t ω + δ ) ) δは応力に対する歪の位相差です。歪の遅れです。高分子はガラス転移温度以下になるほどフックの法則に従いますが、ガラス転移温度に近ずくにつれ塑性変形の要素が増えて、ガラス転移温度になるまでSinδが大きくなります。ガラス転移温度を越えると弾性体ではなく塑性体となるので振動応力を加えても振動歪はなくなります。
E'(貯蔵弾性率)= σ 0Cosδ/ε 0 なので同じく無くなります。
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 よろしくお願いします。

Aベストアンサー

日本語で「重量部」と言います。
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主の樹脂やゴムの重量を100として、その他配合、添加する物の重量を数字で表示します。
100分率の%と似ていますが、結果としてはその比率は違いますので、要注意です。

例えば、配合する物の合計が10であれば10÷110=約9%となりますが、仮に副樹脂を40として、
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Aベストアンサー

No.1の方の回答の通り、また、ashlley-kateさんが最初に思った通り、
ガラス転移点は非晶質部分の分子が動けるか否かの境界点です。

分子には分子間力(水素結合・ファンデルワールス力など)があり、
それが最も強くなる状態に配列された状態が「結晶」です。
一方、「ガラス」というのは、この配列化が間に合わないまま熱運動が
小さくなったために、不安定な状態のまま配列が固定された状態です。

従って、結晶とガラスが混ざった高分子を加熱した場合、
 1)まず、充分に安定化されていないガラス部分の固定が解かれ、
 2)次に、さらに温度が上昇することで、安定化されていた結晶部分も
  固定が解かれる
ことになります。
この「1)」の時の温度がガラス転移点、「2)」の温度が融点(=結晶化温度)、
ということです。
高分子では、全ての部分で「最も安定な配列」になることは難しいため、
「ガラス転移点=融点」となることはまずなかったと思います。

前後の文脈がわからないのでなんとも言えませんが、引用された回答は、
好意的に解釈するなら、『ガラス転移点以下「に」急冷したから。』の
つもりだったのかもしれません。
(例えば「水などで」といった言葉を入れていたのを途中でやめたものの、
 そのときに消す助詞を間違えた、とか)


そちらの記述を見られて混乱しただけと思いますので、恐らく不要とは思いますが、
一応参考URLを挙げておきます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AC%E3%83%A9%E3%82%B9%E8%BB%A2%E7%A7%BB%E7%82%B9
http://www.ecosci.jp/poly/poly_tmtg.html
(特に最後の図で、端的に表現されています)

No.1の方の回答の通り、また、ashlley-kateさんが最初に思った通り、
ガラス転移点は非晶質部分の分子が動けるか否かの境界点です。

分子には分子間力(水素結合・ファンデルワールス力など)があり、
それが最も強くなる状態に配列された状態が「結晶」です。
一方、「ガラス」というのは、この配列化が間に合わないまま熱運動が
小さくなったために、不安定な状態のまま配列が固定された状態です。

従って、結晶とガラスが混ざった高分子を加熱した場合、
 1)まず、充分に安定化されていないガラス部...続きを読む

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Aベストアンサー

高分子の構造解析は専門外ですが、通常の無機結晶のX線回折を使っている者です。
小角も広角も原理は同じです。有名なブラッグの関係式
2d・sinθ = n・λ
で解釈出来ます。ここで、dは調べようとする試料の結晶の面間隔、λは測定に使うX線の波長、θはX線回折測定結果で得られるピークの位置です。nは回折の次数ですが、とりあえずn=1の場合を考えましょう。
ただし、通常の粉末用装置では、横軸に回折角度としてデティクターのスキャン角度である2θを、縦軸に測定されたX線強度で測定結果を図示します。θではなくて、2θになっていることに注意してください。
ここで、ブラッグの式を見れば分かりますが、右辺は定数なので、θの大きいピークは、小さい面間隔のdからのものであることが理解出来るでしょう。
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ここで、もう一度式を変形すると
2Δd・(sinθ)^2/(nλ・cosθ)=-Δθとなります。
ピークの幅とは右辺のΔθを意味しており、これは同じ結晶の乱れΔdに対して、θの小さい領域ではΔθがどんどんと小さくなることになります。つまり、小角領域では、結晶化度を評価するためのピーク幅が非常に小さいものとなり、測定装置自体の原因によるピークの幅より小さくなってしまい、実際には測定が不可能となります。従って、結晶化度の評価は主に広角で行うのです。また、結晶化度の意味からも、分子のパッキング面の完全度で評価する方が妥当ですし。

高分子の構造解析は専門外ですが、通常の無機結晶のX線回折を使っている者です。
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2d・sinθ = n・λ
で解釈出来ます。ここで、dは調べようとする試料の結晶の面間隔、λは測定に使うX線の波長、θはX線回折測定結果で得られるピークの位置です。nは回折の次数ですが、とりあえずn=1の場合を考えましょう。
ただし、通常の粉末用装置では、横軸に回折角度としてデティクターのスキャン角度である2θを、縦軸に測定されたX線強度で測定結果を図示します。...続きを読む

Qポリマーアロイ/ブレンド,コンポジット,ハイブリッドの違い

ポリマーアロイとポリマーブレンドってどう違うんでしょうか?

また,ハイブリッド材料だとか,コンポジット(あるいはナノコンポジット)なんて用語もよく聞きますが,これらの正確な定義もよく判らず,混乱しています.

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Aベストアンサー

アロイとブレンドは同じものと考えていいと思います.

厳密には,ブレンドはただ混ざっていればよし,アロイはモルホロジー(相溶性とか非相溶とか)を積極的にコントロールして特定の機能を発現させたブレンドポリマーの一種,というイメージで使われていると思います.(業界によって定義が違うかも)

ハイブリッドは,異種混合というコンセプトですが,分野によっていろいろな材料があります.みんなで勝手に「これがハイブリッド!」って定義しちゃってます.具体的には,以下のものなど・・・
○樹脂の化学構造の一部に無機系の化学構造をくっつけた材料.
○ポリマーに硬質粒子(シリカとか)と軟質粒子(ゴムとか)を充てんした材料
○ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)と炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の交互積層材料
・・・などです.正確な定義はないと思います.

コンポジットは「複合」と訳します.ミックス(混合)との違いを説明します.ミックスは,「A+B→C」という概念ですよね.典型的なのは合金です.「銅と亜鉛で真ちゅうを作る」というイメージです.原料とは全く違うものができますよね.これに対し,複合の概念は「A+B→AB」です.例えば,ガラス繊維強化プラスチックが典型ですが,GFRPは微視的に見ると,繊維は繊維として存在し,樹脂は樹脂として存在します.しかし,GFRPは元の繊維や樹脂とは全く違う性質を示します.このような概念の材料をコンポジットと言います.明確な2つ以上の相からなる材料のことです.硬質粒子充てんプラスチックなどがこのカテゴリになりますね.非相溶性アロイの場合,コンポジットに近い形態になりますが,普通は入れません.一般的には,コンポジット=FRPと考えれば70点ぐらいだと思います.

とりあえず,そんなとこで.

アロイとブレンドは同じものと考えていいと思います.

厳密には,ブレンドはただ混ざっていればよし,アロイはモルホロジー(相溶性とか非相溶とか)を積極的にコントロールして特定の機能を発現させたブレンドポリマーの一種,というイメージで使われていると思います.(業界によって定義が違うかも)

ハイブリッドは,異種混合というコンセプトですが,分野によっていろいろな材料があります.みんなで勝手に「これがハイブリッド!」って定義しちゃってます.具体的には,以下のものなど・・・
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構造は、
http://www.dic.co.jp/rd/tech/rep0305/index.html
のScheme 1を見て下さい。

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む


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