従来のポリプロピレンの靭性向上は、一般的にエラストマー増強剤の導入によって行われており、強度・靭性・電気特性の協調的最適化が困難である。本研究では、この問題に対し、添加剤を用いない戦略を提案し、ランダム共重合ポリプロピレン（PPR）、等軸ポリプロピレン（iPP）、及び核生成剤を溶融混練した。iPPと核生成剤の相乗効果により、PPRは高いβ晶含量の結晶相（β晶相の相対含有量42%）を生成した。等温後処理によりβ晶含量はさらに48%に増加し、多重結晶境界構造が形成された。この多重結晶境界構造は機械的亀裂および導電亀裂の発生を抑制し、界面分極効果を増加させることで、強度・靭性・電気特性の三者のバランスの最適化を実現した。強度を保持しつつ、靭性は33.6 kJ/m²に達し、破壊強度は455 kV/mm、誘電率は2.11に向上した。破壊強度は靭性の4乗根に比例し、Fothergillの機械－電気破壊理論に適合する。さらに従来のゴム強化体系と比較して、本材料は機械的損傷耐性に優れ、反復的な機械的損傷後も破壊強度は300 kV/mmを超える。本研究は、高い電気特性と機械特性を兼ね備えた材料の設計・製造に新たな視点を提供する。

ポリプロピレン;結晶化;機械特性;電気特性