含フッ素ポリマーでできた水溶性超微粒子の合成

• Project/Area Number: 15750104
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Polymer chemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 松本 幸三 京都大学, 工学研究科, 助手 (90273474)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2005: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2003: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 両親媒性 / ブロックコポリマー / フッ素ポリマー / ミセル / リビング重合 / アニオン重合 / 親フッ素性 / 微粒子 / プロックコポリマー / 界面活性 / カチオン重合

Research Abstract

ペンタフルオロスチレン(PFS)とp-(1-メチルシラシクロブチル)スチレン(SBS)の9/1混合物をモノマーとしてニトロキシ制御ラジカル重合を行い、さらに、ネオペンチルスチレンスルホン酸(SSPen)を重合させることで、架橋可能なジブロックコポリマー(PFS_<0.9>-co-SBS_<0.1>)_<123>-b-SSPen_<44>を合成した。各セグメントの重合度はポリスチレン換算のGPC測定により、PFSとSBSの組成比は^1H-NMR測定により決定した。このポリマーは、アセトニトリル中で(PFS_<0.9>-co-SBS_<0.1>)_<123>セグメントをコアとするミセルを形成した。このミセル溶液に白金系触媒を作用させたところ、ミセルコア内でSBSの開環重合が進行し、架橋ミセルCCL(PFS_<0.9>-co-SBS_<0.1>)_<123>-b-SSPen_<44>が得られた。ここにヨウ化トリメチルシリルを作用させ、塩酸で処理し水酸化ナトリウム水溶液で中和することでスルホン酸エステルを加水分解してSSPenセグメントをスチレンスルホン酸ナトリウム(SSNa)セグメントに変換し加水分解架橋ミセルCCL-(PFS_<0.9>-co-SBS_<0.1>)_<123>-b-SSNa_<44>を得た。スルホン酸エステルの加水分解の進行はIRにより確認した。加水分解架橋ミセルは、水に対して可溶であった。ブロックコポリマーミセル、架橋ミセル、加水分解架橋ミセルの粒径を動的光散乱により評価したところ、それぞれ、116nm、122nm、164nmと求まった。さらに、CCL-(PFS_<0.9>-co-SBS_<0.1>)_<123>-b-SSNa_<44>の水溶液をガラス基板上で乾燥させて原子間力顕微鏡により観察したところ、直径150nm程度の球状粒子が多数確認できた。以上のように、本研究により含フッ素ポリマーでできた水溶性超微粒子を合成する手法を確立することができた。

Research Products

• [Journal Article] Synthesis of Shell Cross-Linked Block Copolymer Micelles with Poly(p-styrenesulfonic Acid) in the Micelle Core (2005)
  • Author(s): K.Matsumoto, T.Hirabayashi, T.Harada, H.Matsuoka
  • Journal Title: Macromolecules 38・24 Pages: 9957-9962
• [Journal Article] Non-Surface Activity and Micellization of Ionic Amphiphilic Diblock Copolymers in Water --- Hydrophobic Chain Length Dependence and Salt Effect on Surface Activity and the Critical Micelle Concentration --- (2005)
  • Author(s): P.Kaewsaiha, K.Matsumoto, H.Matsuoka
  • Journal Title: Langmuir 21・22 Pages: 9938-9945
• [Journal Article] Synthesis of Ceramic Particles by Micellization, Cross-Linking, and Pyrolysis of Carbosilane Block Copolymers (2005)
  • Author(s): K.Matsumoto, T.Nishiya, H.Matsuoka
  • Journal Title: Trans.MRS-J 30・3 Pages: 683-686
• [Journal Article] Synthesis of Core-Cross-Linked Carbosilane Block Copolymer Micelles and their Thermal Transformation to Silicon-based Ceramics Nanoparticles (2005)
  • Author(s): K.Matsumoto, H.Matsuoka
  • Journal Title: J.Polym.Sci., Part A : Polym.Chem. 43・17 Pages: 3378-3387
• [Journal Article] Synthesis of Sodium-Polystyrenesulfonate-Grafted Nanoparticles by Core-Cross-Linking of Block Copolymer Micelles (2004)
  • Author(s): K.Matsumoto, H.Hasegawa, H.Matsuoka
  • Journal Title: Tetrahedron 60・34 Pages: 7197-7204
• [Journal Article] Synthesis and Nanostructure of Strong Polyelectrolyte Brush in Amphiphilic Diblock Copolymer Monolayers on Water Surface (2004)
  • Author(s): P.Kaewsaiha, K.Matsumoto, H.Matsuoka
  • Journal Title: Langmuir 20・16 Pages: 6754-6761
• [Journal Article] Association Behavior of Fluorine-Containing and Non-Fluorine-Containing Methacrylate-Based Amphiphilic Diblock Copolymer in Aqueous Media (2004)
  • Author(s): K.Matsumoto, T.Ishizuka, T.Harada, H.Matsuoka
  • Journal Title: Langmuir 20・17 Pages: 7270-7282
• [Journal Article] Non-surface activity and Micellization Behavior of Strongly Ionized Amphiphilic Diblock Copolymer in Aqueous Media --- Special Characteristics of Poly(styrene)-block-Poly(styrenesulfonate) --- (2004)
  • Author(s): H.Matsuoka, S.Maeda, P.Kaewsaiha, K.Matsumoto
  • Journal Title: Langmuir 20・18 Pages: 7412-7421
• [Journal Article] Fluorine-containing block copolymers, Synthesis and association behavior in aqueous media (2004)
  • Author(s): K.Matsumoto, H.Matsuoka
  • Journal Title: Recent Research Development in Polymer Science 8 Pages: 143-164
• [Journal Article] Observation of two-step neutralization in Conductivity and Potentiometric Titration Curve in Polymer Grafted Charged Colloidal Systems
  • Author(s): P.S.Mohanty, T.Harada, K.Matsumoto, H.Matsuoka
  • Journal Title: Macromolecules 印刷中
• [Publications] K.Matsumoto: "Fluorinated Amphiphilic Vinyl Ether Block Copolymers : Synthesis and Characteristics of their Micelles in Water"Macromolecules. in press.
• [Publications] K.Matsumoto: "Synthesis of Ionic-Polymer-Grafted Nanoparticles by Core-Cross-Linking of Silicon-Containing Block Copolymer Micelles"Trans.MRS-J. in press.
• [Publications] H.Matsuoka: "Polymer Micelle Formation without Gibbs Monolayer Formation---Synthesis and Characteristic Behavior of an Amphiphilic Diblock Copolymer having Strong Acid Groups---"Macromolecules. 36・14. 5321-5330 (2003)
• [Publications] K.Matsumoto: "Anionic Ring-Opening Polymerization of Silacyclopropanes"Macromolecules. 36・5. 1474-1479 (2003)