環状シロキサンを元素ブロックとしたハイブリッドネットワークポリマー薄膜の構築

• Project Area: Creation of Element-Block Polymer Materials
• Project/Area Number: 25102504
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 三ツ石 方也 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70333903)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2014: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2013: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: 高分子合成 / ハイブリッド / 薄膜 / ヒドロシリル化反応 / ネットワーク

Outline of Annual Research Achievements

環状シロキサンの官能基をビニル基とした2,4,6,8-Tetramethyl-2,4,6,8-tetravinylcyclotetrasiloxane（TMVS）を用いて、ハイブリッドネットワークポリマー薄膜の検討を行った。ヒドロシリル化反応における触媒量をできるだけ少量とし、TMVSと二官能性モノマー1,1,3,3-tetramethyldisiloxane (TMS)の総モノマー濃度と混合比を調整し、トルエン溶媒中にてヒドロシリル化反応を行ったところ、混合比1:1にて、総モノマー濃度6mol/L以下の場合、トルエン、THF、クロロホルムなどの汎用性溶媒可溶なハイブリッドポリマー（TMVS-TMS）を得ることができた(収率～90%)。混合比1:2の場合ではゲル化が生じた。昨年度報告したTMCS環状シロキサンモノマーと比較すると、混合比の条件は同じであり、ポリマー合成条件の許容総モノマー濃度がTMVSの方で増加した。得られたハイブリッドポリマーについてSECにより分子量は高濃度条件で約4.5×10^6（ポリスチレン換算）と求められ、TMCS系よりも高分子量のものを得ることができた。1H NMRと29Si NMRにより未反応のCH2=CH-基が4.3(mmol/g)であり、TMVSがTMSと1:1で反応したと仮定した場合の計算値とほぼ一致すること、TMVSモノマー中の反応部位と未反応部位の割合がほぼ等しいことが分かった。以上よりTMVS-TMSは直鎖状をとったハイブリッドポリマーであると考えられる。このポリマーは、無色透明で液体状のハイブリッドポリマーであり、THFやクロロホルムなどの汎用溶媒に可溶であることからハンドリングが容易である。さらにCH2=CH-基の未反応部位がポリマー中に残存しており、薄膜の高性能化・高機能化に利用することが可能である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Luminescence Properties of Anthracene Chromophores in Cyclosiloxane-Based Hybrid Polymer Films (2015)
  • Author(s): Ali Demirci, Shunsuke Yamamoto, Jun Matsui, Tokuji Miyashita, Masaya Mitsuishi
  • Journal Title: Rapid Communication in Photoscience Volume: 4 Issue: 1 Pages: 16-18
  • DOI: 10.5857/rcp.2015.4.1.16
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Flexible SiO2 Nanofilms Assembled on Poly(ethylene terephthalate) Substrates through a Room Temperature Fabrication Process for Nanoscale Integration (2015)
  • Author(s): Shunsuke Yamamoto, Kazuki Sonobe, Tokuji Miyashita and Masaya Mitsuishi
  • Journal Title: Journal of Materials Chemistry C Volume: 3 Issue: 6 Pages: 1286-1293
  • DOI: 10.1039/c4tc02131b
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Solvent dependent properties of poly(vinylidene fluoride) monolayers at the air-water interface (2015)
  • Author(s): Huie Zhu, Shunsuke Yamamoto, Jun Matsui, Tokuji Miyashita, Masaya Mitsuishi
  • Journal Title: Soft Matter Volume: 11 Issue: 10 Pages: 1962-1972
  • DOI: 10.1039/c4sm02800g
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Evaluation of optical parameters in side-chain LC polymethacrylate with a dinaphthyl-acetylene mesogenic unit (2014)
  • Author(s): Sungmin Kang, Shunpei Nakajima, Yuki Arakawa, Masatoshi Tokita, Gen-ichi Konishi and Junji Watanabe
  • Journal Title: Polymer Chemistry Volume: 5(7) Issue: 1 Pages: 2253-2258
  • DOI: 10.1039/c2py90049a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ferroelectricity of poly(vinylidene fluoride) homopolymer Langmuir-Blodgett nanofilms (2014)
  • Author(s): Huie Zhu, Shunsuke Yamamoto, Jun Matsui, Tokuji Miyashita and Masaya Mitsuishi
  • Journal Title: Journal of Materials Chemistry C Volume: 2 Issue: 33 Pages: 6727-6731
  • DOI: 10.1039/c4tc00600c
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Film Preparation of Siloxane-Based Polymer Containing Anthracene Group (2013)
  • Author(s): Ali Demirci
  • Journal Title: Molecular Crystals and Liquid Crystals Volume: 579(1) Issue: 1 Pages: 34-38
  • DOI: 10.1080/15421406.2013.805066
  • Peer Reviewed
• [Presentation] シロキサンからなるナノ材料を用いたハイブリッド高分子薄膜の構築 (2014)
  • Author(s): 三ツ石方也
  • Organizer: 第33回無機高分子研究討論会
  • Place of Presentation: 東京理科大学
  • Year and Date: 2014-11-13 – 2014-11-14
  • Invited
• [Presentation] 環状シロキサンを用いた透明・耐熱ハイブリッド高分子薄膜の作製 (2014)
  • Author(s): 三ツ石 方也, Ali Demirci, 山本 俊介, 宮下 徳治
  • Organizer: 第1回島津新素材セミナー
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-10-29
• [Presentation] 環状シロキサンモノマーを用いたハイブリッドネットワーク高分子薄膜の作製 (2014)
  • Author(s): 三ツ石方也、デミルチアリ、山本俊介、宮下徳治
  • Organizer: 第63回高分子討論会
  • Place of Presentation: 長崎大学
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] Hybrid Network Polymers Based on Multifunctional Monomers (2014)
  • Author(s): Ali Demirci, Shunsuke Yamamoto, Masaya Mitsuishi, Tokuji Miyashita
  • Organizer: 2014 IUPAC World Polymer Congress
  • Place of Presentation: Chiangmai, Thailand
  • Year and Date: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [Presentation] ハイブリッド高分子ナノ集積体の光機能性 (2014)
  • Author(s): 三ツ石 方也
  • Organizer: 早稲田大学高等研究所主催講演会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-07-03 – 2014-07-04
  • Invited
• [Presentation] Hybrid Network Polymer Film Preparation Using Cyclosiloxane-Based Element Blocks (2014)
  • Author(s): Ali Demirci, Shunsuke Yamamoto, Masaya Mitsuishi, Tokuji Miyashita
  • Organizer: International Symposium on Polymeric Materials Based on Element-Blocks
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2014-05-31
• [Presentation] A Facile Synthetic Strategy for Hybrid Network Polymers (2014)
  • Author(s): Ali Demirci, Shunsuke Yamamoto, Masaya Mitsuishi, Tokuji Miyashita
  • Organizer: 4th International Advances in Applied Physics and Materials Science Congress and Exhibition
  • Place of Presentation: Oludeniz, Turkey
  • Year and Date: 2014-04-24 – 2014-04-27
• [Presentation] Hybrid Network Polymers Based On Multifunctional Cyclosiloxane Monomers (2014)
  • Author(s): Ali Demirci, Shunsuke Yamamoto, Masaya Mitsuishi, Tokuji Miyashita
  • Organizer: 第63回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] A Facile Synthetic Strategy for Hybrid Network Polymers (2014)
  • Author(s): Ali Demirci, Shunsuke Yamamoto, Masaya Mitsuishi, Tokuji Miyashita
  • Organizer: APMAS2014
  • Place of Presentation: Oludeniz, Turkey
• [Presentation] Preparation of Siloxane Based Hybrid Network Polymers (2013)
  • Author(s): Ali Demirci, Shunsuke Yamamoto, Jun Matsui, Masaya Mitsuishi, Tokuji Miyashita
  • Organizer: International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] アクリル酸を導入した高分子ナノシートの構築とそのイオン伝導性評価 (2013)
  • Author(s): 佐藤琢磨, 松井淳, 三ツ石方也, 宮下徳治
  • Organizer: 2013高分子学会東北支部研究発表会
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] かご形シルセスキオキサンを用いたプロトン伝導膜の作製 (2013)
  • Author(s): 武田美沙希, 松井淳, 三ツ石方也
  • Organizer: 第13回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
  • Place of Presentation: 仙台
• [Remarks] 三ツ石研究室 東北大学
  • URL: http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/mitsuishi/index.html
• [Remarks] 三ツ石研究室 東北大学
  • URL: http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/mitsuishi/index.html