導電性超微粒子と結晶性高分子とのナノ複合体の合成と湿度,及び二酸化炭素応答性

• Project/Area Number: 08650795
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Composite materials/Physical properties
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 坪川 紀夫 新潟大学, 工学部, 教授 (20018675)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 1996: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: カーボンブラック / 結晶性ポリマー / グラフト反応 / ナノ複合体 / ガスセンサー / アルコール応答性 / 水蒸気応答性 / 表面グラフト化

Research Abstract

導電性超微粒子としてカーボンブラックを結晶性高分子として結晶性ポリエチレンイミン(PEI)を選び、これらのナノ複合体の合成とそのガス応答性について検討し次の結果が得られた。
1.カーボンブラックのポリマーマトリックス中への分散性を向上する目的で、粒子表面へのPEIのグラフト反応を試みた。その結果、PEIのアゾポリマーの熱分解で生成するポリマーラジカルがカーボンブラック表面で効率よく捕捉され、粒子表面へPEIがグラフトすることが分かった。なお、PEIのアゾポリマーは、PEIと4,4' -アゾビス(4-シアノペンタン酸)との重縮合反応により合成した。
2.PEIをグラフトしたカーボンブラックは結晶性PEI中へ容易に、しかも分子レベルで均一に分散でき、これをトリイソシアネートを用いて架橋することにより、カーボンブラック粒子がPEI中へナノオーダーで、しかも化学結合を介して組み込まれた新規複合体が合成できることが分かった。また、PEIをグラフトしたカーボンブラックはポリエチレングリコールなどの異種ポリマーとの複合化も可能であり、2成分ナノ複合体が得られることも分かった。
3.この様なナノ複合体の電気抵抗値は、PEIの良溶媒(水、アルコール、テトラヒドロフラン)中に曝すと著しく上昇(初期抵抗値の10^3〜10^4倍)することが分かった。また、その電気抵抗値と相対湿度やアルコール蒸気濃度とは良い相関関係にあり、新規センサーとしての機能を持つことが明らかとなった。