2021 Fiscal Year Research-status Report

脂肪族ポリカルボナートを連結したブロック共重合体の開発と材料特性の解明

Research Project

Project/Area Number	20K05599
Research Institution	Tokyo University of Agriculture and Technology
Principal Investigator	中野幸司東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70345099)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	エポキシド / 二酸化炭素 / ポリカルボナート / ブロック共重合体
Outline of Annual Research Achievements	本研究では，エポキシドと二酸化炭素との交互共重合によって合成できる脂肪族ポリカルボナート（APC）をマクロ開始剤とする重合によって，APCと他の高分子を連結したブロック共重合体の新しい合成法を開発する．また，得られるブロック共重合体の基礎的な力学特性や相分離挙動，相溶化作用を評価し，構造と物性の相関を解明する．令和3年度は，前年度の成果を基に，開環メタセシス重合を用いたAPCとポリシクロアルケンとのトリブロック共重合体の合成について検討した．触媒および添加する助触媒を最適化することで，両末端アルコール型のAPCの選択的合成に成功した．エステル化によって両末端にビニル基を導入し，得られたAPCをマクロ連鎖移動剤とするシクロアルケンの開環メタセシス重合によって，ポリシクロアルケン-block-APC-block-ポリシクロアルケンの構造をもつABA型トリブロック共重合体の合成に成功した．また，前年度に合成に成功していたAPCとポリシクロアルケンとのジブロック共重合体の水素化を検討したところ，水素雰囲気下でGrubbs触媒を用いることによって，ほぼすべてのアルケン部分が水素化されたブロック共重合体を得ることに成功した．脂肪族ポリカルボナートとポリスチレンとのブロック共重合体の引張試験をおこなうために，APCをマクロ開始剤とするスチレンの原子移動ラジカル重合によってサンプルのスケールアップ合成を試みたところ，ブロック共重合体に組み込まれていないスチレン単独重合体が副生することが判明した．そこで，新たにトリチオカルボナート基を末端に導入したAPCマクロ連鎖移動剤を調製し，それを用いた可逆的付加開裂連鎖移動重合によるスチレンの重合を試みたところ，スチレン単独重合体は副生せず，目的のブロック共重合体の選択的合成に成功した．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 令和3年度に予定していた実施項目のうち，「ブロック共重合体の新規合成法の開発」は概ね順調に実施できた．一方，新型コロナウィルス感染拡大の影響により研究協力者である研究室所属学生の登校が一部制限されたことと，ブロック共重合体サンプルのスケールアップ合成時にポリスチレン単独重合体が副生するという予期せぬ問題が発生したため，令和3年度に予定していた「ブロック共重合体の力学特性およびミクロ相分離挙動の評価」および「ブロック共重合体の相溶化作用の解明」に関しては，評価サンプルの合成にとどまった．
Strategy for Future Research Activity	(A) ブロック共重合体の力学特性およびミクロ相分離挙動の評価：令和3年度で準備した，APCとビニルポリマーやポリシクロアルケン（水素化体を含む）とのブロック共重合体の引張試験をおこない，引張強さや破断ひずみなどを明らかにする．また，走査型・透過型電子顕微鏡観察やX線回折実験により，各ブロック共重合体の相分離構造を確認する． (B)ブロック共重合体の相溶化作用の解明：APCとビニルポリマーやポリシクロアルケン（水素化体を含む）とのブロック共重合体の相溶化作用を明らかにする．配合比を系統的に変化させて混合し，力学特性測定や各種顕微鏡観察をおこない，相溶化作用を評価する．
Causes of Carryover	新型コロナウィルス感染拡大によって研究協力者の研究室所属学生の登校が一部制限されたことや評価用サンプル調製に予期せぬ問題が生じたことなどにより研究実施に遅延が生じた．また，予定されていた学会もオンラインになるなど計上していた旅費の支出がなくなった．これらの理由により次年度使用額が生じた．令和4年度分として請求した助成金と合わせ，薬品やガラス器具，不活性ガスなどの購入や旅費に充てる．