2021 Fiscal Year Research-status Report

ポリロタキサンを用いた相構造制御による強靭性・高耐熱性ネットワークポリマーの創製

Research Project

Project/Area Number	17K06833
Research Institution	Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
Principal Investigator	大塚恵子地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究フェロー (50416286)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	木村肇地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究室長 (60416287) 米川盛生地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究員 (60724151)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2023-03-31
Keywords	ポリロタキサン / ネットワークポリマー / 強靭性 / 高耐熱性
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、ネットワークポリマーに導入されたポリロタキサンの一次構造や配合条件、硬化条件と相構造形成や靱性との関係を明らかにして、ポリロタキサンを応力緩和材料として用いた新規な強靭かつ高耐熱ネットワークポリマーの材料設計を行う。前年度までにネットワークポリマーとしてエポキシ樹脂を用い、アミンやフェノールノボラックを硬化剤とした場合にポリロタキサンの配合条件が相構造形成や物性に与える影響について検討した。令和3年度は強靭で高耐熱なネットワークポリマーの開発を目的として、エポキシ樹脂よりも耐熱性に優れるマレイミド樹脂をベース樹脂として用いた。ポリロタキサンとしては末端官能基がメタクリル基であるものを用いた。メタクリル基を有するポリロタキサンを配合したマレイミド樹脂は均一相構造を形成し、ポリロタキサンの配合量の増加とともに架橋密度が増加し、ガラス転移温度が上昇することが明らかになった。この結果は、ポリロタキサンのメタクリル基がマレイミド基と反応することで、未変性樹脂と比較して緻密なネットワーク構造を形成するためであると考えられる。靭性や耐衝撃性、接着性などの機械特性についても未変性樹脂と比較して向上した。また、ポリロタキサンの軸高分子であるポリエチレングリコールの分子量が大きいほど、動的粘弾性挙動の損失正接曲線のポリロタキサンに由来する緩和のピーク強度は大きくなり、機械特性についても向上した。これは、ポリエチレングリコールの分子量が大きくなるほど環状高分子であるα-シクロデキストリン内での拘束を受けにくくなり、ネットワーク内での移動度が大きくなるためであると考えた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason 令和3年度は、これまでに得られたエポキシ樹脂をベース樹脂とした場合の知見を基に、高耐熱樹脂としてマレイミド樹脂を用いて相構造が物性に与える影響について検討する予定であった。しかし、マレイミド樹脂を用いた場合の耐熱性向上のための硬化条件の最適化を行ったために、ポリロタキサンの種類による相構造の制御、および相構造の違いによる物性評価が未完了である。
Strategy for Future Research Activity	令和4年度は、マレイミド樹脂をベース樹脂として相分離構造を形成する場合の物性評価を行い、相構造形成と硬化物の物性の関連性について明らかにする。最終的に、強靭性と高耐熱性が両立する相構造を形成させるための配合条件や硬化条件の最適化を行う。
Causes of Carryover	研究の進捗が当初計画と異なり、論文発表を次年度に先送りしたために次年度使用額が生じた。次年度に当初計画の直接経費と合わせて学会発表、論文投稿等に使用する。