2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Innovative Chemical Modification Method of Amine-cured Epoxy Resin Using B-N Bond
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19K22215
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大塚 英幸 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (00293051)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | エポキシ樹脂 / 高分子反応 / 化学修飾 / フェニルボロン酸 / ポリベンゾオキサジン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までのエポキシ樹脂とフェニルボロン酸との反応を、次世代型フェノール樹脂として注目されているポリベンゾオキサジン（PBZ）とフェニルボロン酸との反応系に展開した。具体的には、PBZの後天的な精密改質を目的とし、ベンゾオキサジンの開環重合により形成するビス(2-ヒドロキシベンジル)アミン (BHBA) 骨格に着目した。BHBA骨格は低分子レベルにおいて、ボロン酸誘導体の脱水縮合により環化体であるジオキサアザボレシンを与えることが報告されている。本研究ではこの縮合反応を利用し、多様な構造のボロン酸誘導体をPBZに修飾することで改質を行った。
単官能性のベンゾオキサジンの開環重合により直鎖状のPBZを合成し、高分子鎖中のBHBA骨格とボロン酸の反応性を検討した。次に、二官能性のベンゾオキサジンの開環重合により架橋PBZを合成し、ボロン酸誘導体による修飾を検討した。
PBZと4-メチルフェニルボロン酸の混合溶液に対し核磁気共鳴スペクトル測定を行った結果、BHBA骨格とボロン酸の縮合物由来である新たなピークが観測された。また、PBZとジボロン酸の混合溶液に、反応で生成する水を捕捉するためのモレキュラーシーブスを加えたところ、PBZが架橋されたゲルが生成した。以上より分子鎖中のBHBA骨格とボロン酸の反応が進行することが確認された。
続いて、架橋PBZの化学修飾を検討した。蛍光発光団をもつボロン酸を架橋PBZと反応させたところ、可視光下ではPBZ本来の透明性や色が保たれると共に、紫外光照射下で発光する樹脂が得られた。修飾を施した樹脂について熱重量分析を行ったところ、修飾する前の樹脂と同程度の熱安定性を示した。以上の結果から、樹脂の持つBHBA骨格をボロン酸で修飾する手法により、硬化後のPBZを改質できることが明らかになった。
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