太陽光-熱変換・蓄積機能を持つ新規超微粒子の創製と複合材料化

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650745
• Research Institution: NIIGATA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 坪川 紀夫 新潟大学, 工学部, 教授 (20018675)
• Keywords: 超微粒子シリカ / カーボンブラック / 多分岐ポリアミドアミン / 表面グラフト / 多分岐ポリエステル / 微粒子分散複合材料 / ノルボルナジエン / 太陽光-蓄熱機能

Research Abstract

本年度は、超微粒子表面へ太陽光-熱変換・蓄積機能を付与することを目的に、粒子表面ヘグラフトした多分ポリマー末端官能基への太陽光-熱変換・蓄積機能持つノルボルナジェン(NBD)の固定化について検討した。さらに、NBDを固定化した超微粒子シリカやカーボンブラックの太陽光-熱変換・蓄積機能を追跡し、太陽エネルギーの有効利用材料の開発について検討し、以下の成果が得られた。
1.シリカやカーボンブラック表面への多分岐ポリマーのグラフト化
シリカやカーボンブラック表面へ導入したアミノ基を開始核として、アクリル酸メチルのマイケル付加反応とエチレンジアミンによる末端アミノ化を繰返すことにより、粒子表面から多分岐ポリアミドアミンがグラフトできることを明らかにした。また、アミノ基を導入した微粒子の存在下でビスヒドロキシメチルプロピオン酸の自己重縮合を繰り返すことにより、粒子表面へ多分岐のポリエステルがグラフトできることを見い出した。
2.多分岐ポリアミドアミングラフト鎖へのNBDの固定化
多分岐ポリアミドアミンをグラフトした超微粒子シリカやカーブラックは、非常に多くの末端アミノ基を持つ。また、多分岐ポリエステルをグラフトした粒子は多くの末端水酸基を持つ。そこで、本研究では、これらの微粒子表面ヘグラフトした多分岐ポリマー末端のアミノ基や水酸基とカルボキシル基含有NBDとの反応により、粒子表面へNBDが固定化できることを明らかにした。
3.NBD固定化超微粒子シリカの太陽光-熱変換・蓄積機能評価
NBD固定化超微粒子シリカやカーボンブラックにキセノンランプによる光照射を行い、固定化したNBDをクワドオリシクラン(QC)に変換した。ついで、この様なQDを固定化したシリカを加熱すると、QCのNBDへの異性化による発熱を伴うことが分かった。したがって、この様なシリカは、太陽光-熱変換・蓄積機能を持つことが明らかになった。

Research Products

• [Publications] N.Tsubokawa: "Functionalization of carbon material by surface grafting of polymers"Bulletion of the Chemical Society of Japan. 75・10. 2115-2136 (2002)
• [Publications] N.Tsubokawa, S.Hayashi, J.Nishimura: "Grafting of hyperbranched polymers onto ultrafine silica : Postgraft polymerization of vinyl monomers initiated by pendant azo groups of ggrafted polymer chain"Progress in Organic Coatings. 44・2. 69-74 (2002)