2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Three-Dimensional Precise Polymerization by Crystalline Phase
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17H03062
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
佐田 和己 北海道大学, 理学研究院, 教授 (80225911)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小門 憲太 北海道大学, 理学研究院, 助教 (40600226)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 高分子合成 / Metal Organic Frameworks / 結晶架橋 / 架橋反応 / ナノ多孔性材料 / 高分子ゲル / 異方膨潤 / 逐次重合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度も引き続き、ナノ多孔性配位高分子内に固定化する新規重合性配位子（ホストモノマー）やゲストモノマーの合成を行った。特に、新規に水酸基を持つ配位子や1,3,5-三置換ベンゼンを基本骨格とするカルボン酸型配位子、Pillared-Layer MOFを構成するピリジン配位子について合成を行った。このようにして得られた反応性ナノ多孔性配位高分子とゲストモノマーとの反応により、これらのナノ多孔性配位高分子のナノ空孔中での逐次重合や逐次重合による架橋を行った。配位結合の分解による有機高分子および有機高分子ゲルへの変換を行い、生成する高分子ゲルに対しては、膨潤度の測定を、二官能性モノマーの場合、線状高分子を再沈殿により回収し、重合度と分子量分布を評価した。
その結果、Pillared-Layer MOFを用いた場合、架橋剤を変化させても、多くの架橋生成物から、異方的に膨潤する架橋結晶が得られた。一般原理として、架橋反応の異方化により、ゲルの膨潤が異方的になったと考えられる。また、多くの反応性ナノ多孔性配位高分子を用いて二官能性モノマーとの逐次重合を行った結果、これまでの知見と同様に、生成する高分子がオリゴマーで成長が止まることが明らかになった。固定された未反応の末端が結晶格子内で必ず残り、重合が自動的に制限されることがこの重合の特徴であることを明らかにした。 CD-MOFの結晶化条件を制御することで、厳密にサイズを制御した反応性ナノ多孔性配位高分子の結晶の作製し、架橋反応を行うことで、サイズ分布の狭く、数から数十μmのサイズの制御した高分子ゲルの調製に成功した。そのほかまた水酸基を持つ配位子を用いたウレタン形成を鍵とするゲル化にも成功した。高い強度の材料への展開が期待できる。格子モデルを用いた架橋構造の精密制御につながる成果も得られ、均一な網目構造をもつ材料への展開に期待が持たれる。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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