Development of the Simulator for the Phase Separated Structure of Spherical Filler and Binary Polymer Blended System

H. Morita, Y. Aoyanagi, Hideki Kobayashi
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Abstract

工業用ゴム材料として,ゴムにカーボンやシリカ等の球 形フィラーを混合した材料が,従来より開発されてきた. 例えば,タイヤや免震ゴムをはじめとした材料に始まり, 電子材料にまでその用途が広がってきている.また,材料 においては,ゴムが複数成分のブレンドとなっていること もしばしばある.ゴム成分を複数にした場合には,球形フ ィラーに対する各成分の親和性が異なり,球形フィラーの 分散性がゴムの相分離構造に影響を及ぼす場合もあること が,球形フィラーの動きも取り入れたシミュレーションを 用いた研究により,明らかにされてきている.よって, 相分離構造と球形フィラーの分散の関係について研究を行 なうことは,これらの材料設計においてとても重要である と思われる. 高分子材料の設計時に,しばしば用いられる方法として, 粗視化シミュレーションがある.高分子の粗視化シミュレ ーションは,土井らによるOCTAが2002年にリリース されてから,日本国内において着目されるようになり,広 まっていった.従来は,自らシミュレーションプログラム を書かなければならなかったことと,結果の解析のツール まで自らで整備する必要があったが,その労力がOCTA の出現により解消され,広がりが進んだ.近年は,様々な 系に対して適用がなされており,さらなる適用事例も期待 できるようになってきた.しかしながら,OCTAには, 球形フィラーが“動きながら”,複数のフィラーの分散状 態を取り扱える相分離構造シミュレーションツールはまだ なく,このような系を扱えるプログラムが求められていた. 一方,シミュレーションを用いてポリマーブレンド中の 球形フィラー(ナノ粒子)の分散構造についてのシミュレ ーションの例について,既にいくつか報告例がある.例え ば,Laradjiは,Time Dependent Ginzburg Landau
球形填料与二元聚合物共混体系相分离结构模拟器的研制
作为工业用橡胶材料,在橡胶中混合碳、硅等球形填充物的材料一直以来都被开发出来。例如,从轮胎、防震橡胶等材料开始,它的用途已经扩展到电子材料。另外,在材料方面,橡胶是多种成分混合的情况也时有发生。当橡胶成分为多种时,就会形成球形。由于各成分对填充物的亲和性不同,有时球形填充物的分散性会对橡胶的相分离结构产生影响,因此我们在模拟时也采用了球形填充物的运动。使用的研究表明,因此,对相分离结构和球形填料的分散的关系进行研究,在这些材料的设计中是非常重要的。在设计高分子材料时,有一种常用的方法是粗视化模拟。2002年土井等人推出OCTA后,高分子粗视化模拟技术在日本国内得到广泛应用。过去必须自己编写模拟程序,甚至需要自己配备分析结果的工具,但由于OCTA的出现,这一人力得到了缓解,并得到了推广。近年来,OCTA已适用于各种各样的系统,因此可以期待更多的适用案例。目前还没有球形填料在“运动”的同时能够处理多个填料的分散状态的相分离结构模拟工具,需要能够处理这种体系的程序。另一方面,关于利用模拟模拟聚合物混合中的球形填料(纳米粒子)的分散结构的例子,已经有一些报告。例如,Laradji是Time Dependent Ginzburg Landau
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