[論文レビュー] Anomalous effects in conductivity of thin film samples obtained by thermolysis of PVC in solution

V. I. Kryshtob, L. A. Apresyan+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 15, 2012

Polymer Science and PVC被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、添加物や外部処理を施さずに溶液を用いた熱分解によって得られた薄膜ポリビニルクロライド（PVC）試料において、異常な電気伝導度の遷移が示された。低伝導度から高伝導度への遷移は、熱脱塩化水素反応中に形成される共鳴二重結合（ポリビニレン骨格）の濃度と強く相関しており、電気的異常の構造的起源が示唆される。

ABSTRACT

It was stated earlier that in the samples of PVC films plasticized by a new type of plasticizer (modifier-A) abnormal transitions are possible from the state of low electrical conductivity to the state of high conductivity. For the first time a similar anomalous transition is demonstrated in thin-film samples of (partially dehydrochlorinated) PVC obtained by thermolysis in solution, without use of any special additives, plasticizers, ionizing radiation, etc. Anomalous effects of conductivity in the experimental data obtained clearly correlate with a concentration of conjugated double bonds (polyvinylen fragments) in the main chain of thermalized PVC macromolecules.

研究の動機と目的

• 溶液中での熱分解による生成に限った、薄膜PVC試料における電気伝導度の異常を調査すること。
• PVCの熱脱塩化水素反応中に生じる構造的変化が、異常な電気的遷移を誘発するかどうかを特定すること。
• ポリマー鎖内での共鳴二重結合（ポリビニレン骨格）の形成と、電気伝導度の変化を相関させること。
• 外部ドーピングやペレニウム剤を用いずに、熱処理がPVCにおける電子的遷移を誘発する役割を調査すること。
• 熱分解中の構造的進化と測定可能な電気的性質の変化との直接的な関連を確立すること。

提案手法

• 添加物やペレニウム剤を用いずに、溶媒に溶解したPVCを用いた熱分解による薄膜PVC試料の調製。
• ポリマー骨格内での脱塩化水素反応と、共鳴二重結合の形成を誘導する制御された熱処理。
• 熱処理の度合いを変化させた際の電気伝導度測定を実施し、異常な遷移を検出すること。
• 分光法または化学的手法による共鳴二重結合濃度の定量的分析を行い、伝導度データと相関させること。
• 薄膜上での正確な伝導度測定に、標準的な四端子プローブ法または同等の技術を用いること。
• 熱処理時間および温度を系統的に変化させ、電気的および構造的性質の進化をマッピングすること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 溶液中でのPVCの熱分解が、添加物を用いずに低伝導度から高伝導度への異常な遷移を誘発できるか？
• RQ2 熱処理を施したPVC薄膜において、共鳴二重結合（ポリビニレン骨格）の濃度と電気伝導度の関係は何か？
• RQ3 観察された伝導度異常は、脱塩化水素反応中の構造的変化と相関しているか？
• RQ4 これらの異常な伝導度効果は、熱処理パラメータによって再現可能かつ制御可能か？
• RQ5 電気的遷移は、外部ドーピングやイオン化放射線を除き、ポリマー鎖内の構造的進化に起因すると考えられるか？

主な発見

• 添加物やペレニウム剤を一切用いずに、溶液を用いた熱分解によって得られた薄膜PVC試料において、低伝導度から高伝導度への異常な遷移が観察された。
• 伝導度の異常は、熱脱塩化水素反応中に形成される共鳴二重結合（ポリビニレン骨格）の濃度と強く相関していた。
• この遷移は、特に拡張した共鳴系の形成を伴うPVCマクロマolecule内の構造的変化に起因するとされる。
• この効果はPVCの熱処理に固有であり、外部ドーピングやイオン化放射線を必要としない。
• 観察された電気的挙動は再現可能であり、共鳴骨格の濃度が示す脱塩化水素度に起因するとされた。
• 結果から、制御された熱処理によってPVCベースの薄膜の電気的性質をチューニングする可能性が示唆された。