質問: kmα(上付き)で表されますが、 高分子の場合α=0.5-1と教科書には載っています。 実際に多分岐ポリマーを測ってみると、αの値が0.5以下になるとき が多々あります。 この場合、αの値から、ポリマーの状態をどのように推測することができるのでしょうか? よろしくお願いいたします。
回答: 分岐ポリマーに付いては詳しくないのですが、いろいろと考えてみました。 [η]= km^α α=0.5~1.0 の式は鎖状分子に付いて見いだされており、 その解釈には次の2つの立場が有ります。 1)α=0.5の場合はガウス鎖の中を溶媒が通り抜けず、鎖は詰まっているかの様に 振る舞う、溶媒が通り易くなるとα値は増加し、巣抜けでは α=1.0に近づく。 2)高分子鎖は溶媒に対し基本的に不透過性で、排除体積効果により鎖の占める 体積が増加し、その為にαが0.5より大きくなる。(主にflory の見解。) 1)と2)を合わせた理論解析も有ります。 これから考えると、αが0.5に近いか、それより小さいのは鎖が溶媒を 通しにくく、かつかなり詰まっていると考えられます。 ポリマーがガウス鎖で無い棒状の場合、αの値は1より遙かに大きな2に 近い値になります。これとの対比でも分岐ポリマーは嵩高くない、つまり 分岐ポリマーは溶液中ではかなりコンパクトであると言えます。 粘度式との理論的な関連は知りませんが、動的光散乱から得られる ポリマー鎖の慣性半径rgとアインシュタイン・ストークスの拡散係数から 求められる流体力学的半径rhの比ρには、 棒状分子 ρ >2 ガウス鎖 ρ 1.4~1.7 分岐ポリマー ρ 0.8~1.3 コンパクトな粒状ポリマー ρ <1.0 の関係が有ると言われています。 これとの関連でも、α<0.5の分岐ポリマーはガウス鎖以上にコンパクトに 詰め込まれた粒状ポリマーと言えます。 岐同士が絡み合いポリマーの溶液中での拡がりを妨げているとも解釈できます。 溶媒が貧溶媒か良溶媒かで分岐ポリマーのαの値が変わる可能性も有ります。