2018 Fiscal Year Research-status Report
セルロース系多糖/ビニルポリマーの微視的複合化法の新規開拓と機能材料設計
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17K15295
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
杉村 和紀 京都大学, 農学研究科, 助教 (30711783)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | セルロース / 多糖類 / ブレンド相溶性 / アミド基 / 分子間相互作用 / ブロック共重合体 / 相溶化剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
セルロース系多糖とビニルポリマーとの微視的複合化ペアの拡充・機能化を目的に，各種ブレンド系の相溶性評価を行い，以下の成果を得た。
A. アミド基含有ビニルポリマーとのブレンド相溶性評価
キチンプロピオネート（ChP）と，N-ビニルピロリドン-ビニルアセテート共重合体（ランダム共重合体，P(VP-co-VAc)）を調製し，ChP/P(VP-co-VAc)ブレンド系の相溶マップを作成した。セルロースプロピオネート（CP）系との比較から，ChPの2位アミノ基の寄与によりP(VP-co-VAc)との相溶領域が拡大することを見出した。
B. セルロースエステル/ジブロック共重合体ブレンドにおけるミクロ相分離
セルロースエステル類と相溶なPVPと，非相溶なPVAcとのジブロック共重合体（PVP-b-PVAc）を，可逆的付加開裂連鎖移動（RAFT）重合により合成し，NMRとGPCによるキャラクタリゼーションを行った。セルロースアセテート（CA）とのブレンドフィルム（肉眼下で透明）では，PVAc単独ドメインとCA-PVPの相溶ドメインから成る数十nmスケールのミクロ相分離構造が形成されていることを，熱分析から確認した。そのドメインサイズと形態は共重合組成とブレンド組成に応じて変化することを，TEM観察より明らかにした。
上記に関連して，イオン液体中で置換基分布の異なるCAを調製し，P(VP-co-VAc)とのブレンド相溶性を評価することで，該ブレンド系の良相溶化にはアセチル基が適度に6位に偏在した方が有利であることを見出した。また，無機物（バイオミネラルであるリン酸カルシウムやCaCO3）とのハイブリッド化を行い，セルロース液晶フィルムの光学特性を維持したまま，耐熱性を向上させることにも成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本課題では，セルロース系多糖/ビニルポリマーの微視的複合化に関して，(A) アミド含有ビニル(コ)ポリマーまたは (B) ジブロック共重合体とのポリマーブレンド系における，混合スケールと分子間相互作用の評価を行っている。前者Aについては，アミノ多糖であるキチンの低～高置換度のエステル誘導体とビニル共重合体との相溶性の評価が完了しつつあること，さらにはセルロース系との比較によりピラノース環2位のアミノ基とビニルポリマーとの分子間相互作用が良相溶化に重要な役割を果たしていることを見出しており，順調である。また，後者Bにおいても，セルロースエステル類と相溶なビニル鎖と非相溶なビニル鎖から成るジブロック共重合体の合成に成功しており，共重合組成やセルロース誘導体とのブレンドによってミクロ相分離構造の形成・制御が可能であることを明らかにしており，順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
「アミド含有ビニル(コ)ポリマー」とのポリマーブレンドにおいては，キチンプロピオネートChP/N-ビニルピロリドン-ビニルアセテートランダム共重合体P(VP-co-VAc)ブレンド系の相溶マップの作成を進めるとともに，キチン・キトサンが有する優れた抗菌性および生体親和性を活用した創傷被覆材としての応用展開を検討する。また，アミド基の等級・構造（直鎖状 or 環状）の異なるビニルポリマーとセルロースエステル類との相溶性を調査する。「ジブロック共重合体」を用いた微視的複合化では，反応条件を制御することでブロック鎖長の異なるビニルポリマー試料を合成してミクロ相分離構造の影響を検討する。
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