ひずみ結晶化

ひずみ結晶化は、最初は非晶質の固体材料がひずみの適用により相転移を起こす現象です。ひずみ結晶化は天然ゴムだけでなく、他のエラストマーやポリマーでも発生します。^[1]この現象は強度と疲労特性に重要な影響を及ぼします。

ひずみ結晶化は、一部のポリマーやエラストマーにおいて、変形作用中に材料内の分子鎖が整列したときに発生します。 ^[2]ひずみ結晶化に影響を与える主な3つの要因は、ポリマーまたはエラストマーの分子構造、温度、および材料に加えられる変形です。 ^[3]ポリマーの分子構造が不規則すぎると、分子鎖を整列させることが不可能なため、ひずみ結晶化を誘発できません。^[1]ひずみ結晶化を誘発するには、ポリマーまたはエラストマーの温度をガラス転移温度以上に保ったまま引き伸ばします。また、ポリマーの降伏点を超えて伸張作用を起こすことも必要です。これにより、分子鎖が真っ直ぐになります。^{[4]一般に、材料に加えられる}変形が大きいほど、結晶化の速度は速くなります。^[1]

材料の機械的特性はその微細構造における結晶の配向に大きく左右される。^[1]ひずみ結晶化のプロセスは、結晶構造を追加することで材料の微細構造に直接影響を及ぼします。ひずみ結晶化が微細構造に与える影響は、それが誘発されるポリマーまたはエラストマーの強度を大幅に高めます。^{[1]このひずみ結晶化の影響は、}靭性と引張応力に優れていることで知られる材料である加硫天然ゴムで確認できます。^[3]

ゴムの結晶化を測定するには、 X 線回折、比熱変化、密度変化など、さまざまな手法があります。結晶化は、応力ひずみや疲労挙動への影響を通じて間接的に観察することもできます。

• ポリマーの結晶化

歪んだポリマーの中には結晶化するものがある

• ポリエチレン^[1]
• ポリエチレンテレフタレート^[1]

歪んだエラストマーの中には結晶化するものがある

• 天然ゴム（ポリイソプレン）
• ポリクロロプレン

歪まないエラストマーの中には結晶化するものがある

• ポリブタジエン
• スチレンブタジエン

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• 「結晶化」。polymerdatabase.com。2018年12月8日閲覧。