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共会合高分子のゾル・ゲル転換

Research Project

Project/Area Number 17655050
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Polymer chemistry
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

田中 文彦  京都大学, 工学研究科, 教授 (50107695)

Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2005: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Keywords共会合高分子 / 水溶性感熱高分子 / ゲル骨格構造の反転 / 2段階ゲル化 / 疎水性凝集 / PCポリマー / 電気双極子相互作用 / 混合溶媒 / ゾル・ゲル転換 / ポリイソプロピルアクリルアミド / 疎水凝集 / ゲルの骨格反転 / 複素弾性率 / 組み替え網目 / カスケード理論
Research Abstract

共会合高分子(Co-Associating Polymers)とは性質の異なる2種の会合基(A基,B基と記す)を有する水溶性高分子のことで,本研究課題のために創出した新専門用語であった.今年度は共同研究者のF.M.Winnikのグループで新規に合成されている共会合高分子(アルキル鎖HM-と電気双極子Phosphorylcoline PC-)を側鎖として持つポリイソプロピルアクリルアミド(HM-PC-PNIPAm)に具体的な目標を絞り,以下の理論予測を得た:
(1)ゲルの網目骨格構造の反転現象(A架橋ゲルからB架橋ゲルへの転換)の研究を行った.溶媒(水とアセトン)の組成を変化させることにより,溶媒選択性を活用したゲルの連結構造が反転する現象について理論相図を導出した(田中).架橋による連結パスの相違により,A-ゲル,B-ゲル,A*B-ゲル,A/B-ゲルの4種が可能であるが,温度,高分子濃度,組成の3次元空間でこれらのゲル相がどのような位置に出現するかを相図の形でまとめた.また,バネ・ビーズ模型を用いた分子シミュレーションを行い,構造反転を起こすための分子設計(会合基の数と鎖上配置)の基礎原理を探求した(谷本・田中).
(2)これら4種のゲルの構造転移をレオロジー測定で探知するため,架橋点の組み替えが起こるネットワークの複素弾性率の計算を行った.その結果,2段階ゲル弾性(寿命の長いA架橋ゲル中での寿命の短いB架橋点の生成消滅)が起こり,損失弾性率に2つのピークが生起することが分かった(印出井・田中).レオロジー学会誌に掲載された論文は昨年度の論文賞を受賞した.
(3)共会合高分子のゲル化反応の詳細をカスケード理論に基づいて調べ,与えられた温度,濃度で会合体の分子量分布と平均分子量を求める一般的な理論を開発した(田中).

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2006 2005

All Journal Article (11 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] A Unified Model of Association-Induced LCST Phase Separation and its Application to Solutions of Telechelic PEOs and of telechelic PNIPAMs2006

    • Author(s)
      Y.Okada, F.Tanaka, P.Kujawa, F.M.Winnik
    • Journal Title

      J.Chem.Phys. 125

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  • [Journal Article] Pressure-Conrolled Thermoreversible Gelation2006

    • Author(s)
      Y.Okada, F.Tanaka
    • Journal Title

      Macromolecules 39・23

      Pages: 8153-8162

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  • [Journal Article] Nonaffine Transient Network Theory of Associating Polymer Solutions2006

    • Author(s)
      F.Tanaka, T.Koga
    • Journal Title

      Macromolecules 39・17

      Pages: 5913-5920

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  • [Journal Article] Thermoreversible Gelation is a Bose-Einstein Condensation2006

    • Author(s)
      F.Tanaka
    • Journal Title

      Phys.Rev.E 73

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Temperature-Dependent Properties of Telechelic Hydrophobically Modified Poly(N-isopropylacrylamides) in Water : Evidence from Light Scattering and Fluorescence Spectroscopy for the Formation of Stable Mesoglobules at Elevated Temperatures2006

    • Author(s)
      P.Kujawa, F.Tanaka, F.M.Winnik
    • Journal Title

      Macromolecules 39・8

      Pages: 3048-3055

    • Related Report
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  • [Journal Article] Impact of End-Group Association and Main-Chain Hydration on the Thermosensitive Properties of Hydrophobically-Modified Telechelic Poly(N-isopropylacrylamides) in Water2006

    • Author(s)
      P.Kujawa, F.Segui, S.Shaban, C.Diab, Y.Okada, F.Tanaka, F.M.Winnik
    • Journal Title

      Macromolecules 39・1

      Pages: 341-348

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  • [Journal Article] 会合性高分子の相図理論 -I.非ゲル化系, II.ゲル化系-2005

    • Author(s)
      田中文彦, 岡田幸典
    • Journal Title

      熱測定 32・4,32・5

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    • Author(s)
      Y.Tamura, F.Tanaka
    • Journal Title

      J.Polym.Sci. : Part B ; Polym.Phys. 43

      Pages: 3331-3336

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    • Author(s)
      T.Indei, T.Koga, F.Tanaka
    • Journal Title

      Macromol.Rap.Comm. 26

      Pages: 701-706

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  • [Journal Article] Theory of Shear Thickening in Transient Networks of Associating Polymers2005

    • Author(s)
      T.Koga, F.Tanaka
    • Journal Title

      Eur.Phys.J., E 17

      Pages: 115-118

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  • [Journal Article] Cooperative Hydration, Chain Collapse and Flat LCST Behavior in Aqueous Poly(N-isopropylacrylamide) Solutions2005

    • Author(s)
      Y.Okada, F.Tanaka
    • Journal Title

      Macromolecules 38・10

      Pages: 4465-4471

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  • [Book] Molecular Gels, Chap.1 : Theory of Molecular Association and Thermoreversible Gelation2006

    • Author(s)
      ed.P.Terech, R.G.Weiss, (Chap.1F.Tanaka)
    • Total Pages
      61
    • Publisher
      Springer Verlag
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  • [Book] Theory of Molecular Association an Thermoreversible Gelation Chap.1 in "Molecular Gels"(ed.P.Terech, R.G.Weiss)2006

    • Author(s)
      F.Tanaka
    • Total Pages
      70
    • Publisher
      Kluwer Academic Press
    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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