2019 Fiscal Year Research-status Report
可動性架橋型PEOネットワークの構築と高分子固体電解質材料への応用
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19K05599
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
宇野 貴浩 三重大学, 工学研究科, 准教授 (50324546)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 可動性架橋 / 線状PEO / 環状PEO / PEOネットワーク / チオール―エン反応 / ゲル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
環状ポリエチレンオキシド（PEO）への線状PEOの糸通しに基づいた機械的な結合を有する可動性架橋型PEOネットワークを構築するため、まず初めに、両末端にアミノ基を有する二官能性線状ポリエチレンオキシド（AT-PEO）と両末端にアミノ基と高効率で反応する活性エステル（NHS）部位を有する二官能性線状PEO（l-PEO-NHS）、およびNHS部位を1つだけ有する環状PEO（c-PEO-NHS）を用いた反応を試みた。様々な反応条件（反応温度や溶媒、濃度）および様々な反応手法（各成分の添加順や混合方法）で検討を行ったが、目的とする溶媒に不溶なゲルの生成には至らなかった。各反応生成物の詳細な解析を行った結果、いずれの場合も、①アミノ基とNHS部位の反応性が不十分なため生成する架橋点が少ないこと、②2種類の二官能性線状PEO（AT-PEOとl-PEO-NHS）間の反応では分子内で環化した環状オリゴマーが生成し、ネットワーク形成に必要な高分子量の線状ポリマーが生成していないこと、の2つの原因によりネットワーク形成に至らなかったことが明らかとなった。
そこで次に、上記の問題を解決するため、二官能性線状PEOに代わって、ポリマー鎖中に多数の官能基を有する多官能性線状PEOを利用した可動性架橋型PEOネットワークの合成について検討した。具体的には、多数のアリル基（炭素‐炭素二重結合）を有する市販の線状PEOであるEO-PO-AGEを用い、アリル基と高選択的かつ高効率なチオール―エン反応を起こすチオール基を有する種々の環状PEO（c-PEO-SH）との組み合わせについて検討した結果、チオール基と環状PEO部位の間にスペーサーを導入した場合、条件によっては不溶性のゲルが得られることを見出した。
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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
本研究では、①環状ポリエチレンオキシド（PEO）への線状PEOの糸通しに基づいた機械的な結合を有する可動性架橋型PEOネットワークの効率的な生成条件を明らかにする、②可動性架橋型PEOネットワークを用いた高分子固体電解質の優位性を明らかにする、ことを目的としている。現在までのところ、様々な官能基の種類および数を有する線状PEOと環状PEOを合成し、それらの組み合わせによる可動性架橋型PEOネットワークの生成について検討を行った結果、多数のアリル基を有する線状PEO（EO-PO-AGE）とチオール基を有する環状PEO（c-PEO-SH）の組み合わせにより、条件によっては溶媒に不溶性のゲルが得られることを見出しており、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、不溶性ゲルの生成が確認された多数のアリル基を有する線状PEO（EO-PO-AGE）とチオール基を有する環状PEO（c-PEO-SH）との反応において、生成物の不溶化が可動性架橋ネットワークの形成によるものであることを検証する。さらに、分子量の異なるEO-PO-AGEとc-PEO-SHを用い、それらの組成比を変えて反応を行い、効率的な可動性架橋ネットワークの生成条件を明らかにするとともに、ネットワーク中の架橋点の数（架橋密度）の制御を試みる。
最適化した反応条件を用いて、低分子リチウム塩の存在下で可動性架橋型PEOネットワークを生成させることにより高分子固体電解質を作成し、そのイオン導電率、電気化学的特性、熱的特性、機械的強度などの電解質材料特性を評価する。
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| Causes of Carryover |
研究成果の情報発信のために、国内学会（1年2回、高分子学会年次大会・高分子討論会）にて発表する計画を立て、国内旅費を計上していたが、大学の他の業務と日程が重複したため、高分子討論会に参加ができず、旅費の一部が不要となった。
次年度使用額は、旅費および物品費として使用する計画である。
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