2019 Fiscal Year Research-status Report
染料剤フリー玩具への応用を目指した構造色を有する多孔質体の創製
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16K16211
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute |
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Principal Investigator |
白波瀬 朋子 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第二部表面・化学技術グループ, 研究員 (40442694)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 高分子ブレンド / 多孔質体 / メソ孔 / ポリメタクリル酸メチル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の色素（染料、顔料）のような、光のエネルギーが色素中の電子エネルギーに変換される過程で、変換されなかった波長の色が人の目に認識されて発現する色と異なり、構造由来の発色現象を「構造色」という。燐粉表面の規則正しい構造への反射光が美しい青色を呈するモルフォ蝶がその代表例である。本研究では、相溶性の高分子ブレンドから、加水分解によって一成分を除去することで、メソ多孔質体を創製している。本メソ多孔質体は骨格が一体となっているポリマーモノリスであり、調製には骨格成分としてポリメタクリル酸メチル(PMMA)、分解除去成分としてポリ乳酸（PLLA)のポリマーブレンドを用いている。本モノリスは分解前のポリマーブレンドの調整条件によって構造色を呈することから、色素を用いない環境に配慮した材料への応用を試みる。
本モノリスの多孔質構造と構造色の相関を調べるために、分解前PLLA/PMMAブレンドの調製条件による多孔質体の構造への影響を評価し、それら多孔質体における構造色を評価する。多孔質構造は、断面構造の観察として走査型電子顕微鏡を用い、比表面積や細孔径分布、細孔形状などを評価するために窒素吸脱着測定を用いる。これまで分解前の熱処理条件、高分子の種類、分子量などを変化させてモノリスを調製してきた。さらに、サンプル作製時の収縮異方性の構造色への影響を評価するために、PMMAモノリスの試料形状を変化させて多孔質構造や構造色との関係を検討する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまで、モノリス作製過程の分解前のポリマーブレンドの作製条件において、比較的高い温度の熱処理条件において、空隙率が高く孔径が大きい多孔質体が得られ、それらのモノリスにおいて青色の構造色が確認された。
今年度は所属が変わったためトレース実験として、以前とは異なる実験環境（混練機、乾燥機、異グレードの同種ポリマーなど）において、これまでと同様にメソ多孔質体を作製し、非晶ブレンド由来のPMMAモノリスについて、サンプル作製および多孔質構造の評価ができることを確認した。またBET測定に加えて小角X線散乱測定において、各PMMAモノリスの細孔形状を評価した。構造色の評価においては、全方位の反射率測定用のサイズを拡大させたPMMAモノリスを作製し、現在、分光測定における標準体の選定を再度行っている。
さらに、作製過程の収縮率が構造色に与える影響を調べるため、異なる形状のPLLA/PMMAブレンドを作製し、PMMAモノリスの調製を試みた。現段階では、PLLA/PMMA非晶ブレンドから縦方向に大面積化、厚さ方向に厚化させた板状サンプルや短冊状サンプル、繊維状サンプルからPMMAモノリスの作製を行った。今後、これら形状違いのサンプルに対して、多孔質構造（細孔径分布や比表面積、収縮率など）と構造色関係を検討していく。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで多孔質構造と構造色の相関を調べるために、まずPLLA/PMMAブレンドの調製条件（組成、分子量、結晶化条件など）による多孔質体の構造（細孔径分布、空隙率、骨格径、収縮率など）への影響を評価し、それら多孔質体における構造色を評価してきた。その結果、比較的高い熱処理温度の調製条件において細孔径分布が大孔側へ広くなり、また構造色を呈することが確認された。
この構造色を呈したPMMAモノリスの反射率測定において、波長の4乗に反比例したことから構造色の要因としてレイリー散乱を考えているが、低波数側のピークを解明するため、今後分光測定のための標準体選定を再度行う。
さらにサンプル作製時の収縮異方性が多孔質構造に及ぼす影響を確認するため、形状の異なるPLLA/PMMAブレンドから調製したPMMAモノリスについて、多孔質構造を評価していく。同様に、サンプル作製時の収縮異方性が構造色に与える影響を評価するために、結晶化ブレンド由来のPMMAモノリスについても形状違いにおけるPMMAモノリスを調製し、多孔質構造と構造色の関係を評価する。
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| Causes of Carryover |
(理由）育児休暇取得による研究期間の中断及び延長申請のため、当初計画より研究期間が延びたため。
(使用計画）所属が変更したことから、前所属では実施出来た試験などを外部に依頼する依頼分析などにも充てる予定である。
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