2021 Fiscal Year Research-status Report
金色調光沢を発現する3－メトキシチオフェン重合体の新展開
| Project/Area Number |
20K05614
|
|---|
| Research Institution | Chiba University |
|---|
Principal Investigator |
星野 勝義 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (50192737)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 金色調光沢 / チオフェン重合体 / ラメラ結晶 / 塗布膜 / ポリマーブレンド / 導電性ポリマー |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
令和3年度の研究計画に従い、項目③では、アクリル樹脂と3-メトキシチオフェン重合体のブレンド膜作製において、ブレンド膜の構造・形態観察を行った。具体的には、分子量350,000のアクリル樹脂とチオフェン重合体のブレンド膜を作成し、走査型電子顕微鏡により断面観察を行った。その結果、重合体の結晶に帰属される微粒子がアクリル樹脂の背景に分散される膜形態をもつことが判明した。そして、その微粒子は、膜表面近傍では少なく、ガラス基板との接触界面近傍に多く存在することがわかった。さらに、X線光電子分光分析を行ったところ、黒色を呈する膜表面には重合体が無く、ガラス基板との界面には重合体が存在することが明らかとなった。
項目④において、水溶性チオフェン重合体塗布膜の構造・形態解析は既に前倒しで前年度に論文投稿・掲載（ACS Omega誌）を完了したので、本年度は該当しない。なお、令和2年度の項目②の「水溶性チオフェン重合体の合成条件を変え、塗布膜の光学物性との相関を調べる」においては、令和3年度に論文投稿・掲載を完了した（Dyes and Pigments誌）。
そして、令和3年度項目⑤の「水溶性チオフェン重合体と水溶性樹脂のブレンド膜形成」に予定通り着手した。本項目の目的に対して適正な水溶性樹脂を選定することができ、ブレンド比を適正にすれば、ひっかき硬度の高い金色調光沢膜が得られることを確認した。なお、最初に開発された有機溶媒可溶タイプの金色調光沢重合体（過塩素酸がドーピングされたチオフェン重合体）においても、重合条件の検討を行い、興味深い結果が得られたので、その結果を論文投稿・掲載した（Polymer Journal誌）。さらに、それに加え、金色調光沢を発現するメカニズムも明らかにすることができたので、論文報告を行った（Coatings誌）。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
令和3年度の研究計画研究項目①（アクリル樹脂とチオフェン重合体のブレンド膜の構造・形態解析において、予定通り電子顕微鏡観察による断面の画像取得とその構造解析、そしてX線光電子分光分析による黒色を呈する膜表面と金色調を呈する膜裏面の組成の相違データの取得を完了した。すなわち、令和4年度に実施予定の膜の表面近くおよび裏面近くの結晶構造の相違の測定および解析に対する準備を整えることができた。
令和3年度の研究計画研究項目④（水溶性チオフェン重合体塗布膜の構造・形態解析）については、X線回折、原子間力顕微鏡観察およびゲル浸透クロマトグラフィーを実施し、膜の結晶構造、微細形態および分子量の検討を行うことができ、前倒しで論文掲載に至った（ACS Omega誌）。
そして、令和3年度項目⑤（水溶性チオフェン重合体と水溶性樹脂のブレンド膜形成）では予定通り実験に着手することができ、2つの材料のブレンドによって発現される色調の定量的なデータを取得できた。従って、計画通り順調に進められているものと判断される。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度の研究計画においては、項目③、④および⑤を設定したが、④は前倒して研究論文の掲載に至っているので、今後は項目③と⑤の検討を進め、令和4年度には論文報告へと進めたい。そして、その項目③を進める過程で、興味深い事象を見出すことができた。すなわち、上記項目③に関連し、ポリエステル樹脂とチオフェン重合体のブレンド膜形成とその詳細な構造解析を実施した。このブレンド膜は、本研究項目③におけるアクリル樹脂とチオフェン重合体ブレンド膜の比較サンプルとして検討され、膜表面も裏面も金色を呈する。そして、その要因は、金色調を発現する原因構造のチオフェン重合体結晶が、膜表面と裏面に局在化することであることが判明した。令和4年度には、この結果が基準となり、項目③の検討が加速されるものと思われる。なお、ポリエステル樹脂とチオフェン重合体のブレンド膜の内容は、論文掲載および表紙採用に至る予定である（Materials Advances誌）。
研究項目⑤において、令和２年度は計画通り進行したので、令和4年度は、異なる分子量および物性をもつ水溶性透明樹脂とチオフェン重合体のブレンドを行い、その塗布膜の構造及び形態観察によりブレンド膜の金色調光沢特性について検討を行う予定である。異なる分子量および物性をもつ水溶性透明樹脂については既に入手済みであり、滞りなく検討が開始される予定である。
|
