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ロタキサンの動的特性が生み出す高性能・高機能架橋材料の創成

Research Project

Project/Area Number 16J10667
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Polymer chemistry
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

澤田 隼  東京工業大学, 物質理工学院, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsロタキサン / 架橋 / 架橋高分子 / エラストマー / 強靭化 / 熱可塑性エラストマー / ポリウレタン / 水素結合ネットワーク / セグメント化ポリウレタン
Outline of Annual Research Achievements

本申請研究では、ロタキサン構造を利用した架橋高分子の強靭化を目指した。
具体的には以下の研究項目について検討した。(1) 「[3]ロタキサン架橋剤の合成と得られるロタキサン架橋高分子(RCP)の物性評価」および 昨年度に引き続き(2) 「ロタキサン含有ポリウレタンの合成と物性評価」ついて検討した。
1) これまでは、輪成分と軸成分にそれぞれビニル基を有する2官能の[2]ロタキサン架橋剤を用いてきた。その中で、ロタキサン架橋による強靭化は、輪成分の並進運動よりも、インターロック構造に起因する回転運動やフリッピングの方が大きな影響を与える可能性が示唆された。そこでRCPのさらなる強靭化を指向し、空間結合数を増やした1つの軸成分とビニル基を有する2つの輪成分からなる[3]ロタキサン架橋剤を新たに設計・合成し、得られたRCPの力学物性について検討した。[3]ロタキサン架橋剤より得られたRCPの破断エネルギーは[2]ロタキサン架橋より得られたRCPの2.5倍と、より効果的に強靭化できることが明らかとなった。
2) セグメント化ポウレタン(SPU)は、代表的熱可塑性エラストマーであり、これまでもロタキサン構造をSPUに導入した例が報告されているが、その構造に起因した力学特性の向上は未だ達成されていない。そこで我々は、ロタキサン構造の効果を明らかにする目的で、SPUへのロタキサン構造の導入とその力学物性についての検討を行った。 RCPほど顕著ではないものの、SPUにおいてもロタキサン構造を導入することで、強靭化することが明らかとなった。また、サイクル引張試験も行ったところ、ロタキサンを導入したSPUは、ヒステリシスロスが小さいことも分かり、ロタキサン構造は応力分散機構としてはたらいていることが示唆された。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] A Guiding Principle for Strengthening Crosslinked Polymers: Synthesis and Application of Mobility-Controlling Rotaxane Crosslinkers2019

    • Author(s)
      Sawada Jun、Aoki Daisuke、Otsuka Hideyuki、Takata Toshikazu
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 58 Issue: 9 Pages: 2765-2768

    • DOI

      10.1002/anie.201813439

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Vinylic Rotaxane Cross-Linker Comprising Different Axle Length for the Characterization of Rotaxane Cross-linked Polymers2017

    • Author(s)
      Sawada Jun、Aoki Daisuke、Takata Toshikazu
    • Journal Title

      Macromolecular Symposia

      Volume: 372 Issue: 1 Pages: 115-119

    • DOI

      10.1002/masy.201600160

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis and properties of rotaxane-cross-linked polymers using a double-stranded A vinylic rotaxane cross-linker for toughened network polymers from the radical polymerization of vinyl monomers2017

    • Author(s)
      J. Sawada, D. Aoki, M. Kuzume, K. Nakazono, H. Otsuka, T. Takata
    • Journal Title

      Polym Chem

      Volume: 8 Issue: 12 Pages: 1878-1881

    • DOI

      10.1039/c7py00193b

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Synthesis and Characterization of Segmented Polyurethane with Rotaxane Structure2019

    • Author(s)
      Jun Sawada, Yosuke Akae, Tadashi Tsukamoto, Toshikazu Takata
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 水素結合を有するロタキサン架橋型エラストマーの合成と力学特性2018

    • Author(s)
      澤田 隼・青木 大輔・曽川 洋光・高田 十志和
    • Organizer
      日本ゴム協会 2018年年次大会(創立90周年記念大会)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] A Vinylic Rotaxane Cross-Linker Toughening Network Polymers via Radical Polymerization of Vinyl Monomers2018

    • Author(s)
      Jun Sawada, Toshikazu Takata
    • Organizer
      the 82nd Prague Meeting on Macromolecules & 24th Polymer Networks Group Meeting
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ロタキサン型ジオール成分を含むポリウレタンの合成とその物性2018

    • Author(s)
      澤田 隼・高田 十志和
    • Organizer
      第67回高分子討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Toughening and functionalization of vinyl polymer-based rotaxane-cross-linked polymers2018

    • Author(s)
      Jun Sawada, Daisuke Aoki, Hiromitsu Sogawa, and Toshikazu Takata
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Structure effect of [2]rotaxane cross-linker on property of rotaxane cross-linked polymer2017

    • Author(s)
      Jun Sawada, Daisuke Aoki, Toshikazu Takata
    • Organizer
      日本化学会 第97春季年会 (2017)
    • Place of Presentation
      慶應大学日吉キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-16
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Synthesis of vinylic macromolecular rotaxane cross-linkers endowing network polymers with toughness2017

    • Author(s)
      Jun Sawada, Daisuke Aoki, and Toshikazu Takata
    • Organizer
      253rd American Chemical Society National Meeting
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ロタキサンを架橋剤として用いた 架橋高分子の合成とその物性2017

    • Author(s)
      澤田 隼
    • Organizer
      5th Cross-disciplinary Meeting of Japanese Young Scientists in Europe
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 架橋ポリマーの力学物性に及ぼすロタキサン架橋剤の構造効果2017

    • Author(s)
      澤田隼・青木大輔・曽川洋光・高田十志和
    • Organizer
      第 28 回エラストマー討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of Component Mobility of Macromolecular [2]Rotaxane Cross-Linker on The Property of Rotaxane Cross-Linked Polymers2016

    • Author(s)
      Jun Sawada, Daisuke Aoki, Toshikazu Takata
    • Organizer
      The 11th SPSJ International Polymer Conference (IPC2016)
    • Place of Presentation
      Fukuoka International Congress Center
    • Year and Date
      2016-12-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Tough Elastomer Synthesized with Rotaxane Cross-Linker2016

    • Author(s)
      Jun Sawada, Daisuke Aoki, Toshikazu Takata
    • Organizer
      The International Rubber Conference 2016
    • Place of Presentation
      Kitakyushu International Conference Center
    • Year and Date
      2016-10-24
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mechanical Properties Tunable Elastomer Synthesized with Rotaxane Cross-Linker2016

    • Author(s)
      Jun Sawada, Daisuke Aoki, Toshikazu Takata
    • Organizer
      The International Rubber Conference 2016
    • Place of Presentation
      Kitakyushu International Conference Center
    • Year and Date
      2016-10-24
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ロタキサン架橋剤の構造が架橋体へ及ぼす効果2016

    • Author(s)
      澤田 隼・青木 大輔・高田 十志和
    • Organizer
      第66回(2016年)ネットワークポリマー講演討論会
    • Place of Presentation
      千葉大学
    • Year and Date
      2016-10-19
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ビニル系ロタキサン架橋剤の軸構造と得られる架橋高分子の物性の関係2016

    • Author(s)
      澤田 隼・青木 大輔・高田 十志和
    • Organizer
      第65回(2016年)高分子討論会
    • Place of Presentation
      神奈川大学横浜キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ロタキサン架橋剤の軸末端構造がロタキサン架橋高分子の物性に与える影響2016

    • Author(s)
      澤田 隼・青木 大輔・高田 十志和
    • Organizer
      第65回(2016年)高分子討論会
    • Place of Presentation
      神奈川大学横浜キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Synthesis of Rotaxane Cross-linked Polymer with Different Mobility Cross-linking Point2016

    • Author(s)
      Jun Sawada, Daisuke Aoki, Toshikazu Takata
    • Organizer
      Polymer Networks Group meeting 2016
    • Place of Presentation
      KTH, Stockhlom
    • Year and Date
      2016-06-19
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ロタキサン架橋高分子の合成と架橋構造の物性に及ぼす効果2016

    • Author(s)
      澤田 隼・青木 大輔・高田 十志和
    • Organizer
      第65回(2016年)高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場・展示場
    • Year and Date
      2016-05-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ロタキサン構造を架橋点に含むエラストマーの合成と物性評価2016

    • Author(s)
      澤田 隼・青木 大輔・高田 十志和
    • Organizer
      日本ゴム協会 2016年年次大会
    • Place of Presentation
      大宮ソニックシティ
    • Year and Date
      2016-05-19
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 高田研究室ホームページ

    • URL

      http://www.op.titech.ac.jp/polymer/lab/takata/japanese/index-j.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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